Aquestes imatges mostren col·lagen (gris) i fibronectina (vermell) en les matrius dissenyades pel grup Nanobioengineering de l’IBEC. La fila superior mostra matrius desordenades (isòtropes) i la fila inferior alineades (anisòtropes), amb fletxes blanques indicant l’orientació de les fibres. El color rosa mostra les imatges fusionades i els últims panells mostren una anàlisi de correlació creuada.
A dia d’avui se sap que les propietats físiques de la matriu extracel·lular (MEC), incloent la seva topologia, propietats mecàniques i composició molecular, són senyals físics que es sinergitzen amb comportaments cel·lulars com la contracció de l’actomiosina – que genera estrès mecànic en les cèl·lules animals – per a regular la migració cel·lular.
No obstant això, és un desafiament estudiar aquestes sinergies, perquè mentre que la topologia de la matriu és difícil de controlar in vivo, els models dissenyats in vitro manquen de la complexitat bioquímica i física de l’entorn cel·lular.
Els investigadors necessitaven trobar un model de MEC in vitro capaç de reproduir de manera fidel la interacció entre les propietats físiques de la matriu amb els factors moleculars que es troben en el cos.
Treballant en col·laboració amb col·legues del Laboratori Ibèric Internacional de Nanotecnologia (INL) en Braga, Portugal, el grup de recerca del director de l’IBEC va sembrar cèl·lules sobre matrius 3D polaritzades que imitaven les característiques estructurals i bioquímiques de la matriu extracel·lular in vivo, incloent la seva topologia, que era anisòtropa (alineada) o isòtropa (desordenada). Els investigadors van trobar que la direcció del moviment cel·lular, però no la distància recorreguda, persisteix quan les matrius manipulades són topològicament anisòtropes, però quan no ho són – quan són isòtropes – la direccionalitat cel·lular és independent de la contractilitat de l’actomiosina.
Per tant podrien concloure que, per al moviment cel·lular dirigit, es requereix una sinergia de la contractilitat de l’actomiosina amb l’anisotropia de l’entorn cel·lular. També van observar que l’anisotropia contraresta la falta de forces dirigides per la actomiosina per millorar la capacitat de les cèl·lules per moure’s o envair, i per estabilitzar la seva direccionalitat.
Aquests avanços respecte als mecanismes biofísics de la migració cel·lular dirigida en entorns de tipus natiu poden contribuir a la comprensió de la motilitat direccional de les cèl·lules, essencial en processos com el càncer o el desenvolupament embrionari.
—
Article referenciat: David Caballero, Lucas Palacios, Paulo P. Freitas, Josep Samitier (2017). “An Interplay Between Matrix Anisotropy and Actomyosin Contractility Regulates 3D Directed Cell Migration“. Advanced Functional Materials, disponible en epub.
—
Aquest treball ha estat finançat per la beca postdoctoral Beatriu de Pinós (COFUND MSCA) de David Caballero a l’IBEC i pel programa “Explora Ciencia” del MINECO.
