Las interacciones entre una célula animal y su entorno, una red fibrosa llamada matriz extracelular, desempeñan un papel fundamental en la función celular, incluido el crecimiento y la migración. Pero se entiende menos la fuerza mecánica que gobierna esas interacciones.
Un equipo multidisciplinario de ingenieros de Cornell y colegas de la Universidad de Pensilvania han ideado un método para medir la fuerza que una célula, en este caso, una célula de cáncer de seno, ejerce sobre su entorno fibroso. Comprender esas fuerzas tiene implicaciones en muchosdisciplinas, incluidas la inmunología y la biología del cáncer, y podrían ayudar a los científicos a diseñar mejor andamios de biomateriales para la ingeniería de tejidos.
El grupo, dirigido por Mingming Wu, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Biológica y Ambiental, desarrolló una microscopía de fuerza de tracción en 3-D para medir el desplazamiento de las perlas marcadoras fluorescentes distribuidas en una matriz de colágeno. Las perlas son desplazadas por la tracciónde migrar células de cáncer de mama incrustadas en la matriz. Una parte importante del rompecabezas era calcular la fuerza ejercida por las células utilizando el desplazamiento de las perlas. Ese cálculo fue realizado por el equipo dirigido por Vivek Shenoy, profesor de ciencia de materiales yingeniería en la Universidad de Pennsylvania.
El artículo del grupo, "La elasticidad no lineal fibrosa permite la retroalimentación mecánica positiva entre las células y las matrices extracelulares", publicado en línea el 21 de noviembre Actas de la Academia Nacional de Ciencias . Matthew Hall, Ph.D. '16, ahora investigador postdoctoral en la Universidad de Michigan, es el autor principal y diseñó las matrices de colágeno utilizadas en el estudio.
Wu, quien también estaba afiliado al Centro Cornell sobre Microambiente y Metástasis en Weill Cornell Medicine, que existió desde 2009 hasta 2015, dijo que el trabajo del grupo se centró en una pregunta básica: cuánta fuerza ejercen las células sobre sus células extracelularesmatriz cuando migran?
"La matriz es como una cuerda, y para que la célula se mueva, tienen que ejercer fuerza sobre esta cuerda", dijo. "La pregunta surgió de la metástasis del cáncer, porque si las células no se mueven,es un tumor benigno y generalmente no pone en peligro la vida "
El grupo descubrió que, cuando la célula cancerosa migra, pueden surgir problemas graves. Esa migración se produce a través de la "conversación cruzada" entre la célula y la matriz. A medida que la célula tira de la matriz, la matriz fibrosa se pone rígida; a su vez,El endurecimiento de la matriz hace que la célula tire más fuerte, lo que endurece la matriz aún más.
Este aumento de la rigidez también aumenta la distancia de transmisión de la fuerza celular, lo que puede promover la metástasis de las células cancerosas.
"Hemos demostrado que las células pueden alinear las fibras en su vecindad ejerciendo fuerza", dijo Hall. "También hemos demostrado que cuando la matriz es más fibrosa, menos como un material continuo y más comouna malla de fibras: pueden alinear las fibras mediante la producción de fuerza. Y una vez que la fibra está alineada y tensa, es más fácil para las células tirar de ellas y migrar ".
"Creo firmemente que cada nuevo descubrimiento científico va de la mano con el desarrollo de nuevas tecnologías", dijo. "Y con cada nueva herramienta, descubres algo nuevo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Cornell . Original escrito por Tom Fleischman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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