A medida que se desarrolla un embrión, los tejidos se doblan en formas tridimensionales complejas que conducen a los órganos. Las células epiteliales son los componentes básicos de este proceso que forman, por ejemplo, la capa externa de la piel. También recubren los vasos sanguíneos y los órganos de todosanimales
Estas células se juntan fuertemente. Para acomodar la curvatura que ocurre durante el desarrollo embrionario, se ha asumido que las células epiteliales adoptan formas columnares o similares a botellas.
Sin embargo, un grupo de científicos profundizó en este fenómeno y descubrió una nueva forma geométrica en el proceso.
Descubrieron que, durante la flexión del tejido, las células epiteliales adoptan una forma no descrita previamente que permite a las células minimizar el uso de energía y maximizar la estabilidad del empaque. Los resultados del equipo se publicarán en Comunicaciones de la naturaleza en un documento llamado "Los scutoides son una solución geométrica para el empaque tridimensional de epitelios"
El estudio es el resultado de una colaboración entre Estados Unidos y la Unión Europea entre los equipos de Luis M. Escudero Universidad de Sevilla, España y el de Javier Buceta Universidad de Lehigh, EE. UU.. Pedro Gómez-Gálvez y Pablo Vicente-Munuerason los primeros autores de este trabajo que también incluye científicos del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo y el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa, entre otros.
Buceta y sus colegas hicieron el descubrimiento por primera vez a través del modelado computacional que utilizó el diagrama de Voronoi, una herramienta utilizada en varios campos para comprender la organización geométrica.
"Durante el proceso de modelado, los resultados que vimos fueron extraños", dice Buceta. "Nuestro modelo predijo que a medida que aumenta la curvatura del tejido, las columnas y las formas de botella no eran las únicas formas que las células podían desarrollar. Para nuestra sorpresa¡la forma adicional ni siquiera tenía un nombre en matemáticas! Normalmente, uno no tiene la oportunidad de nombrar una nueva forma "
El grupo ha denominado a la nueva forma el "scutoid", por su parecido con el escutelo, la parte posterior de un tórax o sección media del insecto.
Para verificar las predicciones del modelo, el grupo investigó el empaquetamiento tridimensional de diferentes tejidos en diferentes animales. Los datos experimentales confirmaron que las células epiteliales adoptaron formas y motivos de empaquetamiento tridimensionales similares a los predichos por el modelo computacional.
Utilizando enfoques biofísicos, el equipo argumenta que los scutoides estabilizan el empaque tridimensional y lo hacen energéticamente eficiente. Como dice Buceta: "Hemos desbloqueado la solución de la naturaleza para lograr una flexión epitelial eficiente".
Sus hallazgos podrían allanar el camino para comprender la organización tridimensional de los órganos epiteliales y conducir a avances en la ingeniería de tejidos.
"Además de este aspecto fundamental de la morfogénesis", escriben, "la capacidad de diseñar tejidos y órganos en el futuro depende de manera crítica de la capacidad de comprender y luego controlar la organización 3D de las células".
Agrega Buceta: "Por ejemplo, si está buscando cultivar órganos artificiales, este descubrimiento podría ayudarlo a construir un andamio para fomentar este tipo de empaquetamiento celular, imitando con precisión la forma de la naturaleza de desarrollar tejidos de manera eficiente".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Lehigh . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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