¿Por qué no se rompen las células cuando se estiran? Esta es la razón

Científicos del Instituto de Bioingeniería de Catalunya (IBEC) han descubierto por qué las células no se rompen durante los procesos biológicos críticos, como el desarrollo embrionario, la respiración, el bombeo del corazón, la curación de heridas o el crecimiento de tumores. El descubrimiento, publicado el pasado lunes enla revista Nature Communications, es relevante porque puede abrir puertas para intentar frenar la progresión de tumores, regenerar tejidos o atajar enfermedades respiratorias y cardiovasculares.

El estudio, que ha liderado el investigador del IBEC y profesor lector de la Universidad de Barcelona, Pere Roca-Cusachs, ha revelado cómo las células evitan romperse durante las continuas deformaciones que sufren en la mayoría de procesos biológicos. Durante estos procesos críticos como el desarrollo embrionario, la respiración, el bombeo del corazón, la curación de heridas o el crecimiento de tumores, millones de células se estiran y se deforman para adaptarse a su entorno.

Según Roca-Cusachs, la membrana que envuelve la célula, aunque rígida e inextensible, soporta todas estas deformaciones utilizando un sistema, hasta ahora desconocido, que evita su ruptura. La investigación, en la que ha colaborado el Instituto de Mecanobiología de Singapur y la Universidad Politécnica de Barcelona (UPC), ha descubierto cómo se produce este fenómeno y ha demostrado que cada vez que una célula se comprime o estira, forma o elimina pequeños pliegues en la membrana que evitan que se rasgue.

Un sistema fascinante, a la par que simple

"Lo fascinante de este sistema es su simplicidad", ha señalado Roca-Cusachs, porque durante años multitud de grupos de investigación en todo el mundo han buscado complejos procesos bioquímicos y moleculares para explicar cómo se adapta la membrana. Este estudio, sin embargo, ha demostrado que aplicando las leyes de la física y la mecánica, las células pueden adaptarse hasta extremos impensados.

"Dado los continuos cambios de forma celular que ocurren en los procesos cancerígenos o durante la cicatrización de las heridas, las implicaciones que tiene este hallazgo son muy relevantes", ha subrayado el investigador. Según ha añadido, el reto ahora es ver hasta qué punto esta nueva comprensión les puede permitir interferir en la progresión de tumores, mejorar la regeneración de tejidos o solucionar problemas en enfermedades respiratorias y cardiovasculares.

El estudio ha desvelado cómo el área de la membrana celular puede aumentar o disminuir para acomodar la forma de la célula de forma prácticamente inmediata, lo cual es esencial en procesos vitales como la respiración o el latido del corazón. "Para realizar este estudio, hemos comprobado la adaptación de las células después de cambiar su área, estirándolas, y su volumen, introduciendo agua en su interior mediante un choque osmótico", ha explicado la investigadora del IBEC, Anita J. Kosmalska.

"En ambos casos, sin necesidad de tener en cuenta la complejidad biológica de las células, las leyes de la mecánica y la física por sí solas son capaces de explicar dónde se forman o eliminan pliegues, qué forma tienen, y cómo protegen la membrana celular de su ruptura", ha señalado la científica del IBEC. El Instituto de Bioingeniería de Cataluña es un centro interdisciplinar creado en 2005 dedicado a nanomedicina, biofísica, biotecnología, ingeniería de tejidos y aplicaciones de la tecnología de información de salud, y que cuenta con 17 grupos de investigación y 250 investigadores y personal de 20 países diferentes.