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Un principio matemático explica la formación de células, tejidos y órganos

Los científicos alteraron el tejido, reduciendo la adhesión entre las células para poner su modelo a prueba y llegaron así a estas conclusiones

Los investigadores elaboraron un modelo biofísico que relaciona por primera vez la geometría del tejido y las propiedades físicas de las células con cómo están conectadas entre sí (EFE)

15 minutos. Un complejo principio matemático explica cómo se conectan las células entre sí para formar primero tejidos y luego órganos, así lo desveló un equipo internacional de científicos que abrió otra puerta para la creación de tejidos y órganos de una manera artificial.

Investigadores de varios países publicaron en la revista Cell System las conclusiones de un trabajo, en el que utilizaron la mosca de la fruta como modelo, que les permitió entender cómo se forman los órganos durante el desarrollo embrionario y las patologías que están asociadas a ese proceso.

El descubrimiento lo lideró el Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio), un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Valencia (UV), y el Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBiS) -un centro del CSIC, el Hospital Universitario Virgen del Rocío y la Universidad de Sevilla-. Participaron también la Universidad Johns Hopkins de Estados Unidos y la Universidad del País Vasco.

Células epiteliales

El mismo equipo internacional publicó en 2018 las conclusiones de un trabajo que demostró que las células epiteliales, aquellas que ayudan a proteger los órganos, pueden adoptar durante la formación de esos órganos una forma geométrica que no estaba descrita hasta ese momento: el escutoide.

“Que las células adopten esta forma geométrica se debe al ahorro energético que supone a la hora de empaquetarse para formar tejidos cuando existe cierto nivel de curvatura, por ejemplo, cuando se forma un pliegue en un tejido”, según explicó Luis María Escudero, del IBiS, en una nota de prensa difundida por el CSIC.

Cambio de paradigma

Aquella investigación supuso "un importante cambio de paradigma,", según Escudero. Precisó que hasta ese momento los epitelios siempre se estudiaron usando conceptos matemáticos para describir su organización en 2 dimensiones, algo relacionado con la conexión entre las células y cómo se comunican entre ellas para formar los órganos de una forma correcta.

“Demostramos entonces que las células epiteliales pueden tener formas complejas en tres dimensiones, como los escutoides, y las células y los órganos también son tridimensionales, y nos planteamos si existen principios matemáticos o biofísicos en tres dimensiones", explicó el investigador.

Modelo biofísico

Ahora, combinando experimentos con tejidos de moscas y modelos computacionales de tejidos tubulares, los investigadores elaboraron un modelo biofísico que relaciona por primera vez la geometría del tejido y las propiedades físicas de las células con cómo están conectadas entre sí.

El investigador Javier Buceta, del I2SysBio, recurrió a un símil para explicar el alcance del avance científico que publicaron.

"El antropólogo Robin Dunbar determinó que los seres humanos tenemos un promedio de cinco amigos íntimos que vienen dados por diferentes factores sociales y personales. A nivel celular, nuestro artículo desveló que existe un principio equivalente, concluyendo que el número de vecinos próximos de una célula, es decir, sus amigos íntimos, está determinado en este caso por la geometría del tejido y sus relaciones energéticas”.

Nuevas conexiones celulares

Así, teniendo en cuenta una serie de consideraciones energéticas, biológicas y geométricas, los investigadores descubrieron que cuantas más conexiones tiene una célula epitelial con otras, más energía necesita para establecer nuevas conexiones con otras células, mientras que, si está poco conectada con otros vecinos, la célula necesita menos energía para establecer ese vínculo.

Los científicos alteraron el tejido, reduciendo la adhesión entre las células para poner su modelo a prueba y llegaron así a estas conclusiones.

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