Un estudi liderat per l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) ha estudiat el moviment migratori de grups cel·lulars mitjançant control per llum. Els resultats demostren que no existeix una cèl·lula líder que guiï el moviment col·lectiu, com es pensava fins ara, sinó que totes les cèl·lules participen en el procés. Aquests resultats són rellevants a l’hora de dissenyar tractaments per aturar la invasió de tumors o accelerar la curació de ferides, processos fisiològics estretament relacionats amb la migració cel·lular.
Se sap que en processos com el desenvolupament embrionari, la cicatrització de ferides o la invasió del càncer, les cèl·lules es mouen en grup de manera coordinada. Encapçalant aquests conjunts de cèl·lules es troben les anomenades cèl·lules líders, que són molt mòbils i semblen dirigir la migració de tot el grup, de la mateixa manera que els grups d’animals sovint s’organitzen seguint les instruccions d’un líder.
Un estudi liderat per l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) ha intentat generar cèl·lules líder al laboratori mitjançant control optogenètic per tal de comprovar si realment existeixen cèl·lules que dirigeixen aquest moviment col·lectiu i cèl·lules que les segueixen i com es transmet la informació de les unes a les altres per tal de moure’s coordinadament.
L’equip de recerca va utilitzar cèl·lules modificades genèticament capaces de seguir el moviment de la llum blava. Allà on la cèl·lula és il·luminada amb el feix de llum, s’activa la proteïna Rac1, provocant una protrusió coneguda com a lamel·lipodi, que facilita el moviment cel·lular.
El que observem és que les cèl·lules il·luminades no són capaces d’arrossegar un nombre mínim de seguidors, de manera que no lideren el moviment. Cada cèl·lula individual és un actor actiu en el moviment col·lectiu.
Leone Rossetti
En el model dissenyat per l’equip de recerca, es col·loquen les cèl·lules sobre un substrat format per un gel amb una rigidesa equivalent a la dels teixits del cos, que conté un patró lineal, de manera que es formen grups de diferent nombre de cèl·lules seguint el patró, en fila. A continuació, s’il·luminen amb el feix de llum blava aquests “trens” de cèl·lules per tal d’estudiar el seu moviment col·lectiu.
“Creem una mena de tren format per diferents vagons, que són les cèl·lules. El que observem és que les cèl·lules il·luminades no són capaces d’arrossegar un nombre mínim de seguidors, de manera que no lideren el moviment. Així doncs, no tenim un tren, sinó que cada vagó té el seu motor i controla la seva velocitat i acceleració, cada cèl·lula individual és un actor actiu en el moviment col·lectiu.”, detalla Leone Rossetti, antic investigador de l’IBEC i primer autor de l’article.
Aquests experiments demostren que no existeix una cèl·lula líder que guiï el moviment col·lectiu, sinó que les cèl·lules que es pensaven seguidores, també hi participen en el moviment.
Aquests resultats són rellevants a l’hora de dissenyar tractaments per aturar la invasió de tumors o accelerar la curació de ferides.
Xavier Trepat
“Aquests resultats són rellevants a l’hora de dissenyar tractaments per aturar la invasió de tumors o accelerar la curació de ferides. Haurem d’actuar d’una manera que afecti a tot el conjunt de cèl·lules que participen en el moviment, i no només a la cèl·lula individual que ens pensàvem que liderava el moviment de la resta.”, explica Xavier Trepat, professor d’investigació ICREA a l’IBEC, i líder de l’estudi.
La relació entre les forces i velocitats de les cèl·lules és un dels problemes més fonamentals i no resolts de la migració cel·lular. Tanmateix, les regles físiques que descriuen el moviment dels cossos al món macroscòpic no són aplicables a escala cel·lular, fet que fa necessari crear nous models que permetin descriure el moviment a escala microscòpica. En col·laboració amb l’investigador Ricard Alert, de l’Institut Max Planck de Física de Sistemes Complexos a Dresden, els investigadors han aconseguit establir un model matemàtic que determina com la distribució espacial de les forces generades per les cèl·lules es tradueix en la seva velocitat de migració.
Xavier Trepat, líder de la recerca, també és professor en la Universitat de Barcelona (UB) i membre del Centre de Recerca Biomèdica en Xarxa en Bioenginyeria, Biomaterials i Nanomedicina (CIBER-BBN). El treball forma part del treball postdoctoral de Leone Rossetti, finançat per una beca Marie Curie.
Article referenciat:
Leone Rossetti, Steffen Grosser, Juan Francisco Abenza, Léo Valon, Pere Roca- Cusachs, Ricard Alert and Xavier Trepat. Optogenetic generation of leader cells reveals a force-velocity relation for collective cell migration. Nature Physics (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-024-02600-2
