Estas imágenes muestran colágeno (gris) y fibronectina (rojo) en las matrices diseñadas por el grupo Nanobioengineering del IBEC. La fila superior muestra matrices desordenadas (isotrópicas) y la fila inferior alineadas (anisotrópicas), con flechas blancas indicando la orientación de las fibras. El color rosa muestra las imágenes fusionadas y los últimos paneles muestran un análisis de correlación cruzada.
saludables como el desarrollo embrionario y la cicatrización o la progresión del cáncer en la enfermedad.
A día de hoy se sabe que las propiedades físicas de la matriz extracelular (MEC), incluyendo su topología, propiedades mecánicas y composición molecular, son señales físicas que se sinergizan con comportamientos celulares como la contracción de la actomiosina – que genera estrés mecánico en las células animales – para regular la migración celular.
Sin embargo, es un desafío estudiar estas sinergias, porque mientras que la topología de la matriz es difícil de controlar in vivo, los modelos diseñados in vitro carecen de la complejidad bioquímica y física del entorno celular.
Los investigadores necesitaban encontrar un modelo de MEC in vitro capaz de reproducir de manera fiel la interacción entre las propiedades físicas de la matriz con los factores moleculares que se encuentran en el cuerpo.
Trabajando en colaboración con colegas del Laboratorio Ibérico Internacional de Nanotecnología (INL) en Braga, Portugal, el grupo de investigación del director del IBEC sembró células sobre matrices 3D polarizadas que imitaban las características estructurales y bioquímicas de la matriz extracelular in vivo, incluyendo su topología, que era anisotrópica (alineada) o isotrópica (desordenada). Los investigadores encontraron que la dirección del movimiento celular, pero no la distancia recorrida, persiste cuando las matrices manipuladas son topológicamente anisotrópicas, pero cuando no lo son – cuando son isotrópicas – la direccionalidad celular es independiente de la contractilidad de la actomiosina.
Por lo tanto podrían concluir que, para el movimiento celular dirigido, se requiere una sinergia de la contractilidad de la actomiosina con la anisotropía del entorno celular. También señalaron que la anisotropía contrarresta la falta de fuerzas dirigidas por la actomiosina para mejorar la capacidad de las células para moverse o invadir, y para estabilizar su direccionalidad.
Estos avances respecto a los mecanismos biofísicos de la migración celular dirigida en entornos de tipo nativo pueden contribuir a la comprensión de la motilidad direccional de las células, esencial en procesos como el cáncer o el desarrollo embrionario.
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Artículo referenciado: 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.
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Este trabajo ha sido financiado por la beca postdoctoral Beatriu de Pinós (COFUND MSCA) de David Caballero en el IBEC y por el programa «Explora Ciencia» del MINECO.
