Las células, como los humanos, emiten votos para tomar decisiones como grupo. Pero, ¿cómo saben por qué votar? Investigadores del Instituto Francis Crick y el King's College de Londres han descubierto cómo las células buscan activamente información para hacer más rápido y mejordecisiones colectivas para coordinar el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos. Esto proporciona una nueva base para comprender la inteligencia en las células.
El proceso de cómo las células coordinan la acción con precisión y rapidez cuando crean tejido nuevo es complejo. Deben decidir colectivamente qué células deben asumir trabajos específicos y asegurarse de que no haya demasiadas o muy pocas células cumpliendo cada función.
En su estudio, publicado en Transacciones filosóficas de la Royal Society B , los investigadores encontraron que cuando crecen nuevos vasos sanguíneos, las células toman decisiones colectivas mediante un proceso de percepción activa. Aquí es donde moverse para sentir mejor el entorno ayuda a informar una decisión.
Los investigadores comparan esto con entrar en una habitación oscura y desconocida y extender los brazos para palpar la pared en busca de un interruptor de luz. En el caso de las células, extienden 'dedos' largos y tantean su camino en el ambiente. Estoles permite elegir rápidamente la célula que detecta la mayor señal de los alrededores para convertirse en su líder. Este líder, llamado célula de punta, impulsa el nuevo vaso sanguíneo hacia adelante.
Katie Bentley, autora principal y líder de grupo del Laboratorio de Comportamiento Adaptativo Celular en Crick y profesora principal en King's College London dice: "En la mayoría de los libros de texto de biología, los procesos se establecen paso a paso en un orden determinado. La molécula A se une areceptor B y causa el movimiento C. En el caso de esta importante decisión colectiva de la célula, los pasos ocurren uno al lado del otro en lugar de consecutivamente, ya que las células se mueven simultáneamente mientras 'deciden' cómo formar tejido nuevo.
"Esta capacidad de utilizar la retroalimentación de moverse por el mundo mientras hacemos una elección es algo que solemos asociar con 'organismos superiores', por lo que reconocer cómo estos procesos también juegan un papel en sistemas vivos más básicos podría revelar aspectos fundamentales de la conducción de la función biológicaque se comporten como lo hacen.
"Y en los casos en que este proceso haya fallado, incluso podría desbloquear nuevas terapias y tratamientos que impacten estos procesos de retroalimentación".
En su trabajo de prueba de concepto, los investigadores se centraron en la formación de vasos sanguíneos, que es vital para el desarrollo y la reparación de tejidos sanos y, a menudo, está desregulado en la enfermedad.
Al comienzo de este proceso, algunas células endoteliales a lo largo del exterior de un vaso sanguíneo existente se convierten en células de la punta. Estas células de la punta tienen protuberancias largas en forma de dedos en su superficie, llamadas filopodios, y son las primeras en salir delrecipiente existente para formar la cabeza del nuevo recipiente que brota.
Muchos aspectos de la sincronización y las interacciones celulares involucradas en este proceso, incluida la forma en que las células endoteliales deciden cuál de ellas debe convertirse en células de punta, aún no se comprenden.
Usando simulaciones por computadora y estudios de embriones de pez cebra, los investigadores encontraron que los filopodios comienzan a formarse en la superficie de la célula antes de que se hayan comprometido a convertirse en una célula de la punta. Los filopodios luego se extienden hacia el tejido circundante y detectan señales que pueden desencadenar elcélula para convertirse en una célula punta o inhibirla. Este proceso de movimiento y detección de filopodios constituye un circuito de retroalimentación de percepción activa.
Es importante destacar que para evitar que todas las celdas se conviertan en celdas de punta, las celdas vecinas se envían señales entre sí para que solo las demás celdas se especialicen.
Bahti Zakirov, autor e investigador del Crick and King's College de Londres dice: "Fue emocionante descubrir que la creación de filopodios tenía lugar antes de que las células se hubieran convertido por completo en células de punta. Hasta ahora, estas protuberancias se han considerado simplemente comoproducto final del proceso de toma de decisiones de la célula. Le hemos dado la vuelta a esto y hemos demostrado que las células utilizan filopodios para detectar mejor su entorno e informar su decisión, destacando la retroalimentación entre el movimiento y la detección como un jugador importante en la decisión.proceso de fabricación."
Cuando los investigadores alteraron los filopodios en sus modelos informáticos y en embriones de pez cebra, se seleccionaron menos células de la punta y esta selección se realizó más lentamente. Este proceso retrasado se ha demostrado anteriormente que conduce a la formación de redes de vasos sanguíneos menos densos.
Zakirov continúa: "Si la selección de las células de la punta sale mal o se ralentiza, esto puede conducir a redes de vasos anormales o mal ramificadas, lo que limita el flujo sanguíneo. Esto, a su vez, puede contribuir a enfermedades como el cáncer, la retinopatía y la telangiectasia hemorrágica hereditaria.. Una mayor comprensión de cómo acelerar o alterar el ritmo de ramificación podría conducir a nuevas terapias que puedan regular la densidad de los vasos sanguíneos. Esto también podría ayudar en la creación de órganos o tejidos artificiales, ya que estos también necesitan redes de vasos sanguíneos densos ".
Bentley agrega: "Este trabajo no solo nos ha brindado una nueva perspectiva sobre el proceso de selección de la celda de la punta, revelando un papel oculto, pero vital, de mantenimiento del tiempo para los filopodios, sino que también abrió la puerta a una gran cantidad de direcciones de investigación nuevas y emocionantes. Exploraremos algunas de estas importantes cuestiones en trabajos futuros, con miras a interpretar y comprender mejor el comportamiento celular ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Francis Crick . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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