Científics de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) i del King’s College de Londres han descobert que les cèl·lules no només detecten les forces mecàniques, sinó que també mesuren quant temps duren abans de respondre-hi. Els resultats, publicats en Nature Materials, revelen un mecanisme temporal que permet a les cèl·lules ignorar el soroll mecànic breu i reaccionar davant canvis sostinguts, un procés crucial en malalties com el càncer i la fibrosi.
Un equip científic ha descobert com les cèl·lules decideixen quan respondre a les forces físiques. La troballa té el potencial d’obrir noves vies per abordar malalties com el càncer i la fibrosi.
L’estudi, liderat per investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) i del King’s College de Londres i, revela que les cèl·lules del cos no només detecten forces, sinó que també mesuren quant duren aquestes forces abans de decidir actuar.
En fer-ho, descriuen un mecanisme de sincronització que permet a les cèl·lules ignorar estímuls mecànics breus mentre reaccionen a canvis sostinguts, un procés crucial en la progressió de la malaltia.
En el dia a dia, les cèl·lules estan exposades a una àmplia varietat de senyals mecànics. Els teixits d’òrgans com els pulmons, el cor o la bufeta experimenten constantment forces ràpides i repetitives derivades de la respiració, els batecs o el buidatge de la bufeta, mentre que durant processos com la cicatrització de ferides o el creixement tumoral es produeixen canvis més lents i persistents.
Les cèl·lules han d’interpretar contínuament aquestes forces físiques, juntament amb els senyals químics del seu entorn. Tot i que fa temps que es comprèn com responen les cèl·lules als senyals químics, se sabia molt menys sobre com processen els senyals mecànics al llarg del temps.
Comprendre com les cèl·lules interpreten com aquests complexos senyals mecànics estan influint en la progressió de la malaltia podria capacitar els investigadors per dissenyar millors teràpies en el futur.
Amy Beedle
Ara, els investigadors creuen que les cèl·lules utilitzen una espècie de ‘filtre passabaix’ per descartar alteracions a curt termini, però responen a canvis persistents i a llarg termini.
El professor Pere Roca-Cusachs, líder de l’estudi, investigador principal del grup de Mecanobiologia cel·lular i molecular de l’IBEC i catedràtic a la Facultat de Medicina i Ciències de la Salut de la Universitat de Barcelona (UB), explica:
“Imagina que condueixes per una autopista i sents un soroll fort al teu costat. Probablement reaccionaràs immediatament perquè podria ser perillós. Però si sents un so petit i inusual del teu propi motor, pot ser que l’ignoris, llevat que persisteixi durant un temps. Les cèl·lules s’enfronten a un desafiament similar: han de decidir quins senyals importen i quan respondre-hi.”
L’equip va descobrir que les cèl·lules depenen d’estructures anomenades adhesions fibril·lars, punts de contacte especialitzats que permeten a les cèl·lules agarrar-se físicament al seu entorn i transmetre forces mecàniques al seu interior, per a aquest mecanisme.
Aquestes estructures ajuden a ‘retenir’ el nucli cel·lular en un estat deformat, fins i tot després que la força desaparegui, cosa que permet que el senyal persisteixi durant aproximadament una hora, mantinguda per una xarxa de fibres anomenada vimentina per mantenir l’efecte al llarg del temps. Quan aquest sistema s’interromp, les cèl·lules perden la capacitat de “retenir” senyals mecànics i responen molt més ràpid, però de forma menys selectiva.
En efecte, això crea un filtre biològic. S’ignoren forces breus, però les sostingudes desencadenen una resposta. Molts processos importants, inclosa l’activitat de la proteïna YAP associada al càncer, depenen d’aquests temps.
La Dra. Amy Beedle, professora de Física Biològica a King’s i primera autora de l’estudi, diu: “Aquest treball té enormes implicacions no només pel que fa a com funcionen les cèl·lules i els teixits, sinó també sobre aquest element temporal, que hem estat dels primers a examinar. És un treball fonamental per al futur del tractament.
“Moltes malalties, incloent-hi el càncer i la fibrosi, impliquen canvis a llarg termini en la rigidesa tissular i en les forces mecàniques. Comprendre com les cèl·lules interpreten com aquests complexos senyals mecànics estan influint en la progressió de la malaltia podria capacitar els investigadors per dissenyar millors teràpies en el futur.”
Les troballes també mostren que aquest mecanisme ajuda a protegir el nucli cel·lular del dany sota estrès físic.
L’equip ara pretén explorar més a fons com funciona aquest mecanisme de sincronització en teixits complexos i contextos de malaltia, on els canvis mecànics són una part clau de la progressió de la malaltia.
Article de referència
Amy E. M. Beedle, Vivek Sharma, Jorge Oliver-De La Cruz, Anuja Jaganathan, Aina Albajar-Sigalés 1, F. Max Yavitt, Kaustav Bera, Ion Andreu, Ignasi Granero-Moya, Dobryna Zalvidea, Zanetta Kechagia, Gerhard Wiche, Xavier Trepat, Johanna Ivaska, Kristi S. Anseth, Vivek B. Shenoy & Pere Roca-Cusachs. Fibrillar adhesion dynamics govern the timescales of nuclear mechano-response via the vimentin cytoskeleton. Nature Materials (2026). DOI: https://doi.org/10.1038/s41563-026-02590-x
