Moléculas sintéticas que se adhieren a las células podrían impulsar la medicina regenerativa.
Investigadores de UC San Francisco han diseñado moléculas que actúan como “pegamento celular“, lo que les permite dirigir de manera precisa cómo las células se unen entre sí.
El descubrimiento representa un gran paso hacia la construcción de tejidos y órganos, un objetivo buscado durante mucho tiempo por la medicina regenerativa.
Las moléculas adhesivas se encuentran de forma natural en todo el cuerpo, manteniendo juntas a 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 mantener el cuerpo funcionando como un todo autorregulado.
Los investigadores diseñaron células que contenían moléculas de adhesión personalizadas que se unían con células asociadas específicas de formas predecibles para formar conjuntos multicelulares complejos.
“Pudimos diseñar células de una manera que nos permite controlar con qué células interactúan y también controlar la naturaleza de esa interacción“, dijo el autor principal Wendell Lim, PhD, Profesor Distinguido de 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 continúan desarrollándose durante la niñez.
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 esto mediante la ingeniería de células adultas para hacer nuevas conexiones.
Pero hacer esto requiere la capacidad de diseñar con precisión cómo las células interactúan entre sí.
“Las propiedades de un tejido, como la piel, por ejemplo, están determinadas en gran parte por cómo se organizan las diferentes células dentro de él“, dijo Adam Stevens, PhD, Hartz Fellow en el Cell Design Institute 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 la fuerza con que están unidas 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 que las células fluyan a través de los vasos sanguíneos o se arrastren entre las células estrechamente unidas de la piel o los tejidos de los órganos para alcanzar 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, dentro de la célula, sintoniza la fuerza del vínculo que se forma.
Las dos partes se pueden mezclar y combinar de forma modular, creando una matriz de celdas personalizadas que se unen de diferentes maneras en todo el espectro de tipos de celdas.
Stevens dijo que estos descubrimientos también tienen otras aplicaciones.
Por ejemplo, los investigadores podrían diseñar tejidos para modelar estados de enfermedad, para que sea más fácil estudiarlos en tejido humano.
La adhesión celular fue un desarrollo clave en la evolución de los animales y otros organismos multicelulares, y las moléculas de adhesión personalizadas pueden ofrecer una comprensión más profunda de cómo comenzó el camino de los organismos únicos a los multicelulares.
“Es muy emocionante que ahora entendamos mucho más sobre cómo la evolución pudo haber comenzado a construir cuerpos”, dijo.
“Nuestro trabajo revela un código de adhesión molecular flexible que determina qué células interactuarán y de qué manera.
Ahora que estamos empezando a entenderlo, podemos aprovechar este código para dirigir cómo las células se ensamblan en tejidos y órganos.
Estas herramientas podrían ser realmente transformadoras”.
Fuente: UCSF
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