Un equipo de investigadores de la Universidad de Maryland, Baltimore County (UMBC) ha realizado un avance significativo en la comprensión de cómo las células migran a través de los tejidos del cuerpo, utilizando como modelo el ovario de la mosca de la fruta. Este descubrimiento puede tener importantes implicaciones en el entendimiento de enfermedades como el cáncer y en el desarrollo de tratamientos médicos más efectivos.
El estudio, publicado en la revista iScience, combina experimentos biológicos y modelos matemáticos para ofrecer nuevas perspectivas sobre el proceso de migración celular. A través de la integración de modelado matemático y técnicas de imagen avanzadas, los investigadores encontraron que tanto la forma física del ovario de la mosca como las señales químicas conocidas como quimioatrayentes influyen de manera significativa en el movimiento celular.
Brad Peercy, matemático de UMBC y coautor del estudio, destaca la colaboración interdisciplinaria: «Este trabajo promueve la idea de que la distribución compleja de los atrayentes químicos puede explicar variaciones específicas en el movimiento migratorio». Este enfoque innovador, que fusiona modelos matemáticos precisos con experimentos biológicos reales, ha permitido descubrir patrones que antes eran invisibles.
El papel de la geometría en la migración celular
La investigación se centra en las células border, un tipo de célula en los ovarios de la mosca de la fruta, que sirven como modelo para estudiar la migración celular debido a sus similitudes con procesos en el desarrollo y enfermedades humanas. A diferencia de modelos anteriores que sugerían que el movimiento de las células se guiaba únicamente por concentraciones químicas en aumento, el equipo halló que la estructura física del tejido –tubos estrechos intercalados con espacios más amplios– juega un papel crucial en esta migración.
Alex George, biólogo y coautor que acaba de completar su doctorado en UMBC, explica: «Esta es la primera vez que caracterizamos patrones de comportamiento migratorio que correlacionan con aspectos de la geometría del tejido». Comparando el proceso de migración con la historia de Hansel y Gretel, George ilustra cómo en un terreno plano las pistas son claras, mientras que en un paisaje complejo con valles y ravinas, las pistas se agrupan de maneras inesperadas, complicando el camino.
Naghmeh Akhavan, también coautora y matemática, desarrolló modelos matemáticos que simulan cómo las células responden simultáneamente a las señales químicas y a la geometría del tejido. Sus hallazgos indican que las células aceleran su movimiento en los tubos estrechos y lo desaceleran en los espacios más amplios, un patrón que fue confirmado por las imágenes obtenidas en los experimentos de George.
La combinación de experimentos en laboratorio y modelado matemático aporta fortalezas únicas al trabajo. «Es como desvelar lo invisible desde dos perspectivas diferentes», comenta George. La validación de los modelos matemáticos con los hallazgos experimentales es un aspecto que entusiasma a los investigadores, ya que cada enfoque refina al otro.
El impacto del estudio va más allá de la biología del desarrollo, ya que la migración celular es un proceso crítico en la cicatrización de heridas, las respuestas inmunitarias y la metástasis del cáncer. Michelle Starz-Gaiano, bióloga y coautora, señala que «la mayoría de la investigación sobre cómo las células navegan por su entorno se ha centrado solo en señales químicas o en estructuras físicas, lo que hace que este estudio sea uno de los primeros en considerar cómo estos dos factores interactúan».
Los hallazgos del equipo pueden guiar nuevas estrategias para controlar el movimiento celular a través de tratamientos médicos. Actualmente, el equipo sigue desarrollando su investigación, incluyendo experimentos recientes en el Centro de Imágenes Avanzadas del Campus de Investigación Janelia en Virginia, donde se están capturando dinámicas de quimioatrayentes que no se habían observado antes. Estas nuevas perspectivas abrirán nuevas avenidas para la investigación futura.
Starz-Gaiano concluye: «Estamos desarrollando nuevas estrategias experimentales tanto en biología como en matemáticas, por lo que será emocionante ver hacia dónde nos llevará esto a continuación».
