Muchos de los tipos de células en nuestros cuerpos están constantemente en movimiento. Ludwig-Maximilians-Universitaet LMU en Munich físicos han desarrollado un modelo matemático que describe, por primera vez, cómo la migración de células individuales puede unirse en movimientos coordinadosde cohortes de células.
Muchos procesos biológicos vitales, como el crecimiento, la curación de heridas y las respuestas inmunes a los patógenos, requieren el movimiento activo de las células. La inflamación y la metástasis también implican la migración de tipos específicos de células a través de los tejidos a sitios distantes. Una comprensión detallada de los mecanismosque subyacen en la migración celular, de células individuales y pequeñas cohortes de células, y la locomoción coordinada de colectivos de células a nivel de tejido, promete dilucidar la base de una de las propiedades fundamentales de las células. Un equipo de investigadores dirigido por el físico teórico de la LMUErwin Frey Profesor de Física Estadística y Biofísica en LMU ha desarrollado un nuevo modelo, que es capaz de describir, tanto en escalas microscópicas como macroscópicas, los movimientos de las células en superficies planas, lo que proporciona nuevas ideas sobre la dinámica colectiva de las células.Los autores informan sus hallazgos en la revista en línea eLife .
Se han construido muchos modelos que buscan explicar la dinámica de las células individuales o los movimientos de las hojas de las células. Sin embargo, la integración de ambos enfoques en un solo modelo presenta un desafío considerable. Esto se debe en gran parte a los niveles de abstracción necesariospara capturar la fenomenología requerida varía ampliamente, debido a las diferencias de escala involucradas. El modelo teórico construido por Frey y sus estudiantes está diseñado específicamente para cerrar la brecha entre los paradigmas que se han aplicado al análisis de la locomoción celular en ambas células.y las escalas multicelulares. Lo hace representando la interacción de las células con el sustrato subyacente en términos de una red de panal de sitios de contacto, al tiempo que tiene en cuenta los contactos adhesivos entre las células ". En contraste con los enfoques típicamente macroscópicos para el modelado deLocomoción a nivel tisular, nuestro modelo incorpora explícitamente las propiedades relevantes de las células individuales, talescomo la polarización celular, la estructura del citoesqueleto y la capacidad de reconfigurar activamente la organización del citoesqueleto en respuesta a señales mecánicas ", explica Andriy Goychuk, primer autor conjunto del artículo."Sin embargo, a diferencia de las estrategias que dependen del análisis microscópico de los cambios de forma en las células individuales, que son computacionalmente costosas, nuestro marco está completamente basado en reglas y es lo suficientemente eficiente como para hacer posibles las simulaciones a nivel de tejido".
Como muestra el nuevo estudio, el modelo se puede utilizar para investigar el comportamiento migratorio de células individuales, la transición al movimiento celular colectivo y el movimiento coordinado de las hojas epiteliales avanzadas que consisten en varios miles de células que participan en la reparación de heridas.Los análisis y simulaciones basados en el modelo descubrieron vínculos entre parámetros celulares específicos y patrones característicos de movimiento, que reflejan con precisión los hallazgos experimentales. Entre otras cosas, los autores encontraron que las fuerzas ejercidas por el citoesqueleto en los sitios de contacto célula-sustrato y la contractilidadde la red del citoesqueleto en la cara interna de la membrana celular juegan un papel vital en el comportamiento locomotor. Además, existe una relación definida entre la expansión de las células debido a la presión mecánica dentro de una monocapa y el crecimiento celular dependiente de la densidad, lo que conduce apatrones específicos de migración multicelular ". Nuestros resultados constituyen un avance considerable en nuestro desarrollocomprensión de la migración colectiva en sustratos planos ", dice Frey."Además, nuestro nuevo modelo nos proporciona un instrumento altamente flexible para estudiar el comportamiento migratorio de las células de una amplia gama de contextos, y una herramienta de investigación muy versátil para estudios adicionales en este campo".
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Materiales proporcionado por Ludwig-Maximilians-Universität München . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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