Los científicos han desarrollado un modelo matemático que muestra que dos tipos de asimetría celular, o 'polaridad', gobiernan la conformación de las células en láminas y tubos, según un artículo en eLife .
La investigación es un avance importante en la comprensión de los procesos que permiten que una sola célula se desarrolle en un organismo completo, y podría ayudar a comprender qué sucede cuando las células ganan o pierden su polaridad en enfermedades como el cáncer.
Los organismos multicelulares pueden desarrollar estructuras altamente complejas que componen sus tejidos y órganos y son capaces de regenerar reproducciones perfectas de estas estructuras después de la lesión. Esto requiere el despliegue de láminas formadas por grupos de células en división e interacción. Aunque se entiende mucho sobre algunosde los pasos intermedios que ocurren durante el desarrollo y la reparación, todavía no sabemos cómo miles de células juntas resuelven qué formas necesitan formar.
Se sabe que hay dos tipos de polaridad que influyen en la forma en que las células se organizan en tejidos y están orientadas en ángulo recto entre sí. Una es la polaridad apical-basal, que marca la parte interior-exterior de nuestra piel, y la otra espolaridad celular plana, que es responsable de la dirección de los pelos en nuestra piel.
"En este estudio, queríamos ver cómo las células se organizan en láminas y tubos plegados, y cómo este proceso puede reproducirse con tanta precisión", dice la autora principal Silas Boye Nissen, estudiante de doctorado en el Centro para la toma de decisiones de células madre StemPhys, Universidad de Copenhague, Dinamarca. "Para responder a esta pregunta, creamos una herramienta matemática que puede modelar estos dos tipos de polaridades celulares y simular cuántas células se organizan en láminas y órganos plegados".
Descubrieron que al alterar solo una de las dos polaridades en el modelo, podían simular una rica diversidad de formas. Las diferencias en las formas estaban dictadas por dos factores: la disposición inicial de las celdas y los límites externos:- como la forma de un huevo que influye en el desarrollo del embrión en el interior.
Al explorar una multitud de escenarios teóricos en los que se alteraron las polaridades, el modelo pudo reducir las teorías para probar experimentalmente. Por ejemplo, en organoides pancreáticos - versiones en miniatura de órganos cultivados en el laboratorio - el equipo pudo predecirese crecimiento rápido y desequilibrado de las células hará que el organoide en crecimiento desarrolle muchos pliegues superficiales, pero que la presión externa más profunda causada por el medio en el que crecen los organoides causará menos pliegues más profundos y largos.
"Nuestros hallazgos avanzan nuestra comprensión de cómo las propiedades de las células individuales conducen a diferencias en las formas formadas por miles de células", dice el coautor principal Profesor Kim Sneppen, Director del Centro de Modelos de Vida CMOL, Universidad de Copenhague.
El coautor principal Ala Trusina, profesor asociado de StemPhys y CMOL, concluye: "Este trabajo sugiere que las partes del cuerpo pueden no necesitar instrucciones detalladas para formarse, sino que pueden surgir a medida que las células siguen algunas reglas simples. Ahora podemos explorar quésucede si las células ganan o pierden sus polaridades en el momento y lugar incorrectos, como sucede a menudo en el cáncer "
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Materiales proporcionado por eLife . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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