Por primera vez, los científicos han introducido dispositivos de seguimiento minúsculos directamente en el interior de las células de mamíferos, dando un vistazo sin precedentes a los procesos que rigen el comienzo del desarrollo.
Este trabajo en embriones unicelulares está configurado para cambiar nuestra comprensión de los mecanismos que sustentan el comportamiento celular en general y, en última instancia, puede proporcionar información sobre lo que falla en el envejecimiento y la enfermedad.
La investigación, dirigida por el profesor Tony Perry del Departamento de Biología y Bioquímica de la Universidad de Bath, consistió en inyectar un nanodispositivo a base de silicio junto con esperma en el óvulo de un ratón. El resultado fue un huevo sano y fertilizado que conteníaun dispositivo de seguimiento
Los pequeños dispositivos son un poco como arañas, completos con ocho 'patas' altamente flexibles. Las patas miden las fuerzas de 'jalar y empujar' ejercidas en el interior de la celda con un nivel muy alto de precisión, revelando así las fuerzas celulares en juegoy mostrando cómo la materia intracelular se reorganizó con el tiempo.
Los nanodispositivos son increíblemente delgados, similares a algunos de los componentes estructurales de la célula y miden 22 nanómetros, lo que los hace aproximadamente 100,000 veces más delgados que una moneda de una libra. Esto significa que tienen la flexibilidad de registrar el movimiento del citoplasma de la célula comoel embrión de una célula se embarca en su viaje para convertirse en un embrión de dos células.
"Esta es la primera visión de la física de cualquier célula en esta escala desde adentro", dijo el profesor Perry. "Es la primera vez que alguien ve desde adentro cómo el material celular se mueve y se organiza a sí mismo".
¿POR QUÉ SONDEAR EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE UNA CÉLULA?
La actividad dentro de una célula determina cómo funciona esa célula, explica el profesor Perry. "El comportamiento de la materia intracelular es probablemente tan influyente para el comportamiento celular como la expresión génica", dijo. Hasta ahora, sin embargo, esta compleja danza del material celular tienepermaneció en gran parte sin estudiar. Como resultado, los científicos han podido identificar los elementos que componen una célula, pero no cómo se comporta el interior de la célula en su conjunto.
"De los estudios en biología y embriología, conocemos ciertas moléculas y fenómenos celulares, y hemos entretejido esta información en una narrativa reduccionista de cómo funcionan las cosas, pero ahora esta narrativa está cambiando", dijo el profesor Perry. La narración fue escritaen gran parte por los biólogos, que trajeron con ellos las preguntas y las herramientas de la biología. Lo que faltaba era la física. La física pregunta sobre las fuerzas que impulsan el comportamiento de una célula y proporciona un enfoque de arriba hacia abajo para encontrar la respuesta.
"Ahora podemos ver la celda como un todo, no solo las tuercas y tornillos que la componen"
Los embriones de ratón fueron elegidos para el estudio debido a su tamaño relativamente grande miden 100 micras, o 100 millonésimas de metro, de diámetro, en comparación con una célula normal de solo 10 micras [10 millonésimas de metro]de diámetro. Esto significaba que dentro de cada embrión, había espacio para un dispositivo de seguimiento.
Los investigadores hicieron sus mediciones examinando grabaciones de video tomadas a través de un microscopio a medida que el embrión se desarrollaba. "A veces, los dispositivos fueron lanzados y retorcidos por fuerzas que eran incluso mayores que las que están dentro de las células musculares", dijo el profesor Perry.los dispositivos se movieron muy poco, mostrando que el interior de la célula se había calmado. No hubo nada al azar sobre estos procesos: desde el momento en que se tiene un embrión de una célula, todo se hace de manera predecible. La física está programada ".
Los resultados se suman a una imagen emergente de la biología que sugiere que el material dentro de una célula viva no es estático, sino que cambia sus propiedades de una manera predeterminada a medida que la célula realiza su función o responde al medio ambiente. El trabajo puede algún díatienen implicaciones para nuestra comprensión de cómo las células envejecen o dejan de funcionar como deberían, que es lo que sucede en la enfermedad.
El estudio se publica esta semana en Materiales de la naturaleza e involucró una asociación transdisciplinaria entre biólogos, científicos de materiales y físicos con sede en el Reino Unido, España y los EE. UU.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Bath . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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