Un estudi liderat per l’IBEC ha desvetllat com les cèl·lules mare mesenquimàtiques responen a la viscositat del seu entorn, un aspecte fonamental en el seu procés de diferenciació. Publicada a Nature Communications, aquesta recerca aporta nous coneixements que podrien revolucionar el disseny de biomaterials per a aplicacions en medicina regenerativa.
Una investigació liderada per Manuel Salmeron, professor de recerca ICREA a l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) i Catedràtic d’Enginyeria Biomèdica a la Universitat de Glasgow, ha avançat en la comprensió de com les cèl·lules mare mesenquimàtiques (MSCs) perceben la viscositat del seu entorn, un factor clau per a la seva diferenciació cap a diferents tipus de teixits. Aquesta troballa, publicada a Nature Communications, aporta coneixements fonamentals que podrien millorar el disseny de biomaterials per a aplicacions en medicina regenerativa.
Normalment, modelem els teixits com si fossin moll. Però en realitat, els teixits són viscoelàstics, cosa que significa que, en aplicar-los força, es deformen, i no necessitem mantenir aquesta força constant per sostenir la deformació, perquè la seva estructura interna es reorganitza.
Manuel Salmeron
Les MSCs tenen la capacitat de convertir-se en diferents tipus cel·lulars —com cèl·lules d’os, cartílag o múscul— i el seu destí pot dependre de les propietats físiques de l’entorn en el qual es troben. Fins ara, gran part de la investigació se centrava en la “rigidesa” dels materials, sense tenir en compte la “viscositat”.
“Normalment, modelem els teixits com si fossin molls: necessitem mantenir una força constant perquè segueixin deformats; quan soltem el moll, aquest torna a la seva forma original. Però en realitat, els teixits són viscoelàstics, cosa que significa que, en aplicar-los força, es deformen, i no necessitem mantenir aquesta força constant per sostenir la deformació, perquè la seva estructura interna es reorganitza,” explica Manuel Salmeron, líder del grup de l’IBEC Microambients per a Medicina i últim autor de l’estudi.
Així, per analitzar en profunditat com les propietats viscoses impacten en el comportament cel·lular, l’equip ha deixat a un costat la rigidesa i ha treballat únicament amb la viscositat. Concretament, han dissenyat un model experimental amb membranes lipídiques que imiten la viscositat dels teixits naturals, fet que permet estudiar com la interacció entre les proteïnes d’adhesió (integrines) i les proteïnes de connexió cel·lular (cadherines) modula la interacció de les MSCs amb el seu entorn.
Els resultats mostren que, en presència d’altres cèl·lules, l’adhesió de les MSCs al substrat disminueix, modificant el seu comportament i potenciant la seva diferenciació cap a teixits més tous com el cartílag. Tant la viscositat de la matriu extracel·lular com les interaccions entre cèl·lules afecten notablement com les cèl·lules mare perceben el seu entorn, un factor que s’hauria d’integrar en el disseny de biomaterials.
En col·laboració amb l’equip de Pere Roca-Cusachs, catedràtic de la Universitat de Barcelona (UB) i investigador principal del grup de Mecanobiologia cel·lular i molecular de l’IBEC, els investigadors han adaptat el seu model anterior per incloure tant la viscositat com les interaccions entre cèl·lules mitjançant cadherines. Aquest model innovador permet simular de forma més realista el comportament dels teixits viscoelàstics en el cos humà.
L’estudi és el principal resultat de la tesi doctoral d’Eva Barcelona i suposa un pas endavant en el desenvolupament de materials que puguin guiar amb més precisió la regeneració de teixits, assentant les bases per a una medicina regenerativa més eficient i personalitzada.
Article referenciat:
Eva Barcelona-Estaje, Mariana A. G. Oliva, Finlay Cunniffe, Aleixandre Rodrigo-Navarro, Paul Genever, Matthew J. Dalby, Pere Roca-Cusachs, Marco Cantini & Manuel Salmeron-Sanchez. N-cadherin crosstalk with integrin weakens the molecular clutch in response to surface viscosity. Nature Communications, 15, 8824(2024). DOI: 10.1038/s41467-024-53107-6
