Imagen: Una monocapa de células epiteliales mamarias humanas. El núcleo de la célula (ADN) está marcado en azul, el citoesqueleto está marcado en rojo (actina) y verde (miosina).
Este grupo de investigación del IBEC, que focaliza su investigación en la habilidad de las células para migrar en el interior de los organismos vivos -un proceso crucial que está implicado en un amplio rango de fenómenos del desarrollo y de las enfermedades– ha publicado su descubrimiento en la revista Physical Review Letters.
El descubrimiento ha sido posible gracias a una nueva técnica llamada auto-reología que les permite estudiar el comportamiento de algunos materiales vivos a escalas de tiempo muy lentas, lo cual resulta complejo debido a que requiere aplicar fuerzas controladas o deformaciones por un largo periodo de tiempo. Utilizando esta técnica, Xavier Trepat y sus colegas han detectado que las células están aplicando fuerzas unas sobre otras de forma constante. “Con esta habilidad natural de las células, la de empujarse y estirarse unas a otras, no tenemos que aplicarles ninguna fuerza adicional para estudiarlas, solo tenemos que dejarlas a ellas hacerlo y entonces analizar las fuerzas y las deformaciones resultantes», explica Romarinc Vincent, primer autor del artículo.
Los resultados se consideran sorprendentes y novedosos porque siempre se había pensado que las células vivas se comportaban como líquidos a escalas de tiempo muy largas, pero los experimentos demuestran que se comportan como sólidos. “No importa cuánto tiempo esperas, las células nunca fluyen” dice Xavier Trepat. “Cuando se vierte un líquido en un recipiente, independientemente de su densidad, tarde o temprano se adaptará a su forma, y cuando se le aplica una fuerza, como cuando agitas una taza de café, fluye. Sin embargo, los materiales sólidos, como por ejemplo una banda elástica o un muelle, no fluyen, cuando cesa la fuerza externa aplicada vuelven a su forma original».
La clave se encuentra en el “comportamiento activo” de las células. La ciencia de los materiales tradicional no predice este tipo de comportamientos, porque las células no son materiales tradicionales; son “materiales activos”. A diferencia de los materiales comunes, las células son capaces de consumir energía y transformarla en una fuerza, en un movimiento o una deformación. Gracias a su naturaleza activa, las células pueden eludir los dogmas establecidos por la ciencia de materiales.
El hallazgo cambia la forma en que pensamos acerca de procesos como el desarrollo embrionario o la cicatrización de heridas. “Cuando un embrión se desarrolla, o cuando una herida se cicatriza, las células experimentan deformaciones muy grandes para adaptarse a las nuevas formas» dice Xavier Trepat, quien cree que este descubrimiento incitará a la comunidad científica a desarrollar las leyes de los materiales activos.
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Romaric Vincent, Elsa Bazellieres, Carlos Perez-Gonzalez, Marina Uroz, Xavier Serra-Picamal and Xavier Trepat (2015). Active tensile modulus of an epithelial monolayer. Physics Review Letters, 115, 248103
