Una novedosa técnica, que combina microscopía de fluorescencia y polímeros, permitirá desentrañar misterios celulares y detectar enfermedades
Científicos de la Emory University de Estados Unidos han desarrollado un método que permite visualizar al detalle y medir los movimientos y las fuerzas mecánicas de la superficie de las células, a nivel molecular y a tiempo real. El avance, que combina la microscopía de fluorescencia con polímeros químicamente modificados, podría servir para detectar y tratar enfermedades relacionadas con las células, como el cáncer. También ayudará a explicar algunos misterios, como la capacidad de las células cardiacas de latir al unísono o las fuerzas mecánicas implicadas en la división celular. Por Yaiza Martínez.
Según publica dicha Universidad en un comunicado este sistema, que ha proporcionado ya la primera visión detallada de dichas fuerzas a nivel celular y a tiempo real, podría ayudar en un futuro a la detección y el tratamiento de enfermedades relacionadas con las células, como el cáncer.
Uno de los autores de la investigación, el profesor de química biomolecular de la Emory University, Khalid Salaita, explica en dicho comunicado que gracias a su método ahora “se puede medir algo que nunca antes se había medido: la fuerza que las moléculas aplican a otras moléculas, a través de toda la superficie de las células vivas, mientras las células se mueven y realizan sus procesos corrientes”. Además, los investigadores han logrado observar estas fuerzas en una película con transcurso de tiempo.
Todo ha sido posible gracias a una técnica de sensor fluorescente, desarrollada por el propio Salaita en colaboración con los estudiantes Daniel Stabley, Carol Jurchenko y Stephen Marshall.
Salaita explica que “las células están constantemente tirando y empujando de su entorno, e incluso pueden comunicarse unas con otras a través de su mecánica. Una de las formas en que las células usan estas fuerzas se evidencia a partir de las características de la arquitectura de su tejido, pero si queremos comprender realmente cómo funcionan las células, debemos entender la mecánica celular a un nivel molecular”.
Para ello, en primer lugar es necesario medir la tensión aplicada en la superficie celular a receptores celulares específicos, añade el científico. Los receptores celulares son proteínas o glicoproteínas presentes, entre otros rincones celulares, en la membrana plasmática que engloba a las células.
Primera evidencia directa de las fuerzas celulares
Salaita y su equipo aplicaron su técnica a un receptor específico: el receptor del factor de crecimiento epidérmico o EFGR. Este receptor está implicado en la síntesis de ADN y la proliferación celular, y constituye una de las vías de señalización celular más estudiadas.
Los investigadores cartografiaron concretamente la tensión mecánica ejercida por el EGFR durante los estadios iniciales de la endocitosis, un proceso que consiste en la introducción por parte de la célula de moléculas grandes o partículas en una vesícula, que termina por desprenderse de la membrana para incorporarse al citoplasma.
El momento de la endocitosis registrado fue aquél en el que el receptor celular capta ligandos o señales extracelulares que se unen a los receptores celulares, posibilitando la comunicación celular.
Los resultados obtenidos de este registro demostraron que las células no absorben pasivamente estos ligandos, sino que tiran físicamente de ellos hacia su interior. Este hallazgo supone la primera evidencia directa de la aplicación de fuerza mecánica celular al inicio de la endocitosis.
Características de la técnica
La cartografía de las fuerzas mecánicas celulares resulta importante porque podría ayudar a diagnosticar y a tratar enfermedades relacionadas con los mecanismos celulares.
Por ejemplo, se sabe que las células cancerígenas no se mueven igual que las células normales, pero aún no está claro si esta diferencia es causa o efecto de la enfermedad.
Salaita explica que se sabe “que si el EGFR está hiperactivo, se puede producir el cáncer, y que una de las vías de activación del EGFR es a través de la captación de ligandos”. Por tanto, si se pudiera comprender bien cómo las fuerzas mecánicas de los EGFRs juegan un papel en el desarrollo de esta enfermedad, sería posible diseñar medicamentos destinados a modificar este proceso mecánico y, en consecuencia, a detenerla”.