Investigadores de la Universidad de California en San Francisco (UCSF), en Estados Unidos, han diseñado moléculas que actúan como «pegamento celular», lo que les permite dirigir de forma precisa cómo se adhieren las células entre sí. El descubrimiento representa un paso importante hacia la construcción de tejidos y órganos, un objetivo largamente perseguido por la medicina regenerativa, informan los investigadores en la revista ‘Nature’.
Las moléculas adhesivas se encuentran de forma natural en todo el organismo, manteniendo unidas sus decenas de billones de células en patrones altamente organizados. Forman estructuras, crean circuitos neuronales y guían a las células inmunitarias hacia sus objetivos. La adhesión también facilita la comunicación entre las células para que el organismo siga funcionando como un todo autorregulado.
En el nuevo estudio los investigadores crearon células que contenían moléculas de adhesión personalizadas que se unían a células asociadas específicas de forma predecible para formar complejos conjuntos multicelulares.
«Fuimos capaces de diseñar células de una manera que nos permite controlar con qué células interactúan, y también controlar la naturaleza de esa interacción –destaca el autor principal Wendell Lim, profesor distinguido Byers de Farmacología Celular y Molecular y director del Instituto de Diseño Celular de la UCSF–. Esto abre la puerta a la construcción de estructuras novedosas como tejidos y órganos».
Los tejidos y órganos corporales comienzan a formarse en el útero y siguen desarrollándose durante la infancia. En la edad adulta, muchas de las instrucciones moleculares que guían estos procesos generativos han desaparecido, y algunos tejidos, como los nervios, no pueden curarse de lesiones o enfermedades.
Lim espera superar esta situación diseñando células adultas que establezcan nuevas conexiones, pero para ello hay que saber diseñar con precisión cómo interactúan las células entre sí.
«Las propiedades de un tejido, como la piel, por ejemplo, vienen determinadas en gran parte por cómo se organizan las distintas células en su interior –explica Adam Stevens, investigador Hartz del Instituto de Diseño Celular y primer autor del artículo–. Estamos ideando formas de controlar esta organización de las células, que es fundamental para poder sintetizar tejidos con las propiedades que queremos que tengan».
Gran parte de lo que distingue a un tejido determinado es lo estrechamente unidas que están sus células. En un órgano sólido, como un pulmón o un hígado, muchas de las células estarán unidas con bastante fuerza. Pero en el sistema inmunitario, los enlaces más débiles permiten a las células fluir a través de los vasos sanguíneos o arrastrarse entre las células fuertemente unidas de la piel o los tejidos de los órganos para llegar a un patógeno o una herida.
Para dirigir esa calidad de unión celular, los investigadores diseñaron sus moléculas de adhesión en dos partes. Una parte de la molécula actúa como receptor en el exterior de la célula y determina con qué otras células interactuará. Una segunda parte, en el interior de la célula, sintoniza la fuerza de la unión que se forma. Las dos partes pueden mezclarse y combinarse de forma modular, creando un conjunto de células personalizadas que se adhieren de diferentes maneras a todo el espectro de tipos celulares.
Según Stevens, estos descubrimientos también tienen otras aplicaciones. Por ejemplo, los investigadores podrían diseñar tejidos para modelar estados de enfermedad, con el fin de facilitar su estudio en tejido humano.
La adhesión celular fue un factor clave en la evolución de los animales y otros organismos pluricelulares, y las moléculas de adhesión personalizadas podrían ayudar a comprender mejor el paso de los organismos unicelulares a los pluricelulares.
«Es muy emocionante que ahora entendamos mucho más sobre cómo la evolución pudo haber empezado a construir organismos –asegura–. Nuestro trabajo revela un código de adhesión molecular flexible que determina qué células interactuarán y de qué manera. Ahora que empezamos a comprenderlo, podemos aprovechar este código para dirigir el modo en que las células se ensamblan en tejidos y órganos. Estas herramientas podrían ser realmente transformadoras», afirma.
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