Todo empezó cuando Xavier Trepat, investigador del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), y su equipo cultivaron organoides del intestino sobre un sustrato llano y blando. Para su sorpresa, los agregados celulares se estiraron y formaron un tejido con estructuras parecidas a las criptas y vellosidades del órgano real. Ello llevó a los investigadores a preguntarse: ¿cómo se pliega el tejido intestinal? ¿Cómo se mueven las células para renovar el tejido?

«Para resolver dichas incógnitas nos embarcamos en una aventura que duró cuatro años», explica, a Investigación y Ciencia, Gerardo Ceada, coautor del estudio publicado en tiempo reciente por la revista Biología celular de la naturaleza.

En el tejido intestinal el recambio celular ocurre de forma constante, pues cada 3-5 días la pared del intestino se renueva por completo. «Sin embargo, en enfermedades inflamatorias o cáncer este proceso se altera y no sabemos por qué. Para identificar la pieza que falla, primero debemos conocer el modo en que las fuerzas celulares se generan y controlan el plegamiento intestinal o el movimiento de las células que permite renovar el tejido. Es parecido a entender cómo funciona el engranaje que mueve las agujas de un reloj, para poder arreglarlo cuando se estropea», comenta el investigador.

A diferencia de otros modelos experimentales tradicionales in vitro, como los cultivos celulares en dos dimensiones, los conjuntos de células tridimensionales, llamados organoides o mini-órganos, reproducen múltiples características del tejido real. Mediante el uso de organoides intestinales de ratón, Ceada y sus colaboradores observaron que las células que conforman las criptas intestinales soportan mayor tensión en la parte superior que la inferior. Ello explicaría la característica forma tubular de dichas invaginaciones del epitelio que protegen a las células madre de patógenos y agentes externos. Estas dan origen a las nuevas células que migran hacia la cima de las vellosidades para renovar el tejido.

«Este resultado, no obstante, contradice la hipótesis más aceptada en la actualidad. Hasta la fecha se postulaba que las células generadas en la cripta empujaban a sus vecinas para salir y llegar a la cima de las vellosidades.

Ello provocaría que las células de la cripta se hallaran bajo compresión, pero los datos demuestran que, en verdad, experimentan tensión», expone Ceada. «Dicho de otro modo, al parecer, son las células de las vellosidades las que tiran de las nuevas células, a fin de sacarlas de la cripta».

Las fuerzas responsables de este movimiento se identificaron gracias a mapas tridimensionales de los organoides, generados mediante técnicas de microscopia de alta resolución. «Los mini-órganos nos permiten estudiar los procesos que ocurren en el tejido real de forma bastante fidedigna. Sin embargo, no reproducen toda su complejidad, ni las interacciones con el sistema vascular o el sistema inmunitario, por ejemplo. Aun así, tanto los organoides como el intestino real presentan la misma maquinaria que permite a las células contraerse», declara el investigador.

«Este trabajo ha aportado respuestas importantes, pero también ha abierto nuevos interrogantes. En un futuro, centraremos nuestros esfuerzos en dilucidar el modo en que el tejido se compartimenta en criptas y vellosidades. Asimismo, también estudiaremos la fusión y separación de los nichos de células madre», concluye Ceada.

Marta Pulido Salgado

Referencia: «La compartimentación mecánica del organoide intestinal permite el plegamiento de las criptas y la migración celular colectiva», Por C. Pérez-González et al., En Biología celular de la naturaleza, publicado el 21 de junio de 2021.



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