Una estrategia similar a la del comecocos orienta a las amebas y a las células tumorales en los recorridos complejos
Las células pueden emprender viajes increíbles que en ocasiones las llevan a atravesar el cuerpo entero. Se desplazan por quimiotaxia, siguiendo las concentraciones cambiantes de ciertas sustancias que señalan el camino hasta el destino. Ahora bien, ese tipo de gradiente no abarca grandes distancias porque el rastro se disipa, así que los especialistas se han preguntado qué las guía a través de las variadas señales químicas de un viaje largo. Entender el proceso podría ayudar algún día a predecir mejor la diseminación del cáncer por el organismo o saber de qué modo las células hallan su lugar idóneo en el embrión en desarrollo.
En un estudio publicado en Science se explica ahora el uso de laberintos en miniatura para ilustrar cómo llevan a cabo esos desplazamientos inverosímiles dos formas de vida microscópica: una ameba saprófita y células de una estirpe tumoral de ratón. En lugar de viajar a lo largo de un gradiente preexistente durante todo el recorrido, crean el suyo propio. Descomponen las sustancias con las que se guían a medida que las encuentran, de modo que estas se acumulan en mayor cantidad delante de ellas que por detrás. Igual que Teseo recogió el hilo mientras caminaba por el laberinto o el comecocos va devorando las filas de bolas, el tramo que queda sin sustancia al paso de la célula la mantiene orientada hacia adelante.
Ya se sabía que ciertas células generan sus propios gradientes conforme se mueven, pero no que esta estrategia fuera lo bastante eficaz como para posibilitar largos recorridos a través del cuerpo. El nuevo estudio muestra que tanto la estirpe de células tumorales de mamífero como la ameba se desplazan de ese modo a través de laberintos, lo que induce a pensar que podría ser una táctica esencial para recorrer grandes distancias.
Luke Tweedy, del Instituto Beatson de Investigaciones Oncológicas de Glasgow, y sus colaboradores razonaron que seguir un camino sinuoso a través de la intrincada topografía de un ser vivo podría ser algo muy parecido a recorrer un verdadero laberinto. Para examinar esa capacidad de rastreo, eligieron células de cáncer de páncreas de ratón y la ameba Dictyostelium discoideum. Esta última, a la que Tweedy califica de «prodigio de la quimiotaxia», es conocida por su habilidad en recorrer grandes distancias por medio degradientes químicos.
En efecto, no defraudó en absoluto: solo necesitó una hora para recorrer un laberinto complejo y sembrado de quimioatrayentes que las células tumorales tardaron días en atravesar. Eso sí, ambas lo acabaron consiguiendo. Las células fueron sometidas a prueba en varios laberintos, algunos con callejones sin salida más cortos o más largos y con distintas bifurcaciones. Cuando tuvieron que elegir entre un callejón sin salida y el recorrido correcto, algunas células erráticas despacharon toda la sustancia quimiotáctica atrapada en la vía muerta. El resto se orientó hacia la otra rama de la bifurcación, donde seguían fluyendo las moléculas atrayentes.
El empleo de esta táctica por estos dos tipos de células parece denotar la existencia de una habilidad común en las células que se orientan a gran distancia. La conclusión «es realmente interesante y muestra que los gradientes autogenerados constituyen un mecanismo universal de la migración direccional de grupos de células a larga distancia», afirma Pablo Sáez, bioquímico del Hospital Universitario de Hamburgo-Eppendorf, a título de observador externo. Añade que los resultados ponen de manifiesto la utilidad de algunas de las técnicas implicadas, como la predicción mediante modelos matemáticos del posible comportamiento de las células y la comprobación de las predicciones en laberintos.
En un ensayo memorable, se tomó como modelo el famoso laberinto de los jardines del Palacio de Hampton Court, en las afueras de Londres. Según Teedy, lo escogieron por su carácter extravagante y sorprendente, que cautivaba la imaginación. La ameba prodigiosa no se limitó a recorrerlo de cabo a rabo, sino que demostró su dominio en la generación del gradiente encontrando un atajo.
«Creo que el diseño de los laberintos está muy logrado», opina Denise Montell, bióloga molecular y celular de la Universidad de California en Santa Barbara. «Es una forma realmente ingeniosa de poner a prueba el modo en que las células toman las decisiones, aunque no creo que en condiciones reales se encuentren con laberintos de verdad.» Montell plantea que las células también podrían servirse de otros mecanismos para recorrer distancias largas, como seguir las señales químicas liberadas por una fuente móvil.
Los métodos de investigación y el diseño experimental empleados por el equipo podrían adaptarse para investigar el comportamiento de otras células migrantes en el cuerpo humano, como la actividad de las células inmunitarias o los desplazamientos patológicos de las células tumorales metastásicas, aclara Tweedy: «Comparten el mismo mecanismo básico de migración, en el que los receptores detectan los atrayentes y orientan el citoesqueleto para que la célula se desplace.»
De hecho, las semejanzas son lo bastante grandes para que Tweedy vislumbre muchos modos de aprovechar esa capacidad de la ameba para desentrañar el comportamiento de las células humanas. De este modo, los planteamientos basados en laberintos podrían ayudar a predecir los caminos que el glioblastoma, un tipo de cáncer, toma a través del encéfalo.
Montell afirma que los hallazgos también ayudar a entender el comportamiento de las células especialmente peripatéticas de los embriones. Algunas, como los melanocitos, se dispersan por todo el embrión y dotan a la piel de su pigmentación al producir la melanina. En momentos posteriores de la vida, se convierten a veces en el origen de un melanoma, y pueden mostrar unas dotes de orientación equiparables cuando producen metástasis. Que esas células puedan alcanzar ambos objetivos mediante gradientes generados por ellas mismas «es una idea muy interesante, nada evidente y probablemente importante», opina Montell.
Los resultados del estudio podrían también ofrecer una visón singular de otros procesos tempranos del embrión mamífero. Un ejemplo lo protagonizan el grupo de células que, en las fases iniciales del desarrollo embrionario, acaban en las gónadas desde un punto de partida lejano. Llamadas germinales, estas células tienen que hallar el camino a través de la accidentada geografía del embrión para llegar al destino correcto.
Si se confirmase que el comportamiento de Dictyostelium y de las mucho más lentas células tumorales pancreáticas es universal, no se podría descartar que las células germinales hiciesen uso de una táctica similar para encontrar las futuras gónadas y no acabar tomando un camino equivocado hacia, por ejemplo, el intestino. Tal vez sea inevitable que, durante la creación de un ser vivo complejo, algunas células tengan que abrir su propio camino para llegar adonde deben ir.
Fuente: investigacionyciencia.es