Com actuen les forces físiques durant la migració cel·lular?
La investigació de les forces físiques que governen la motilitat col·lectiva és una àrea de la ciència molt recent. De fet, fins ara no hi ha hagut cap tecnologia que permetés d'estudiar-les. «La recerca en motilitat cel·lular col·lectiva és molt activa per les implicacions directes que té en camps tan importants com ara el desenvolupament embrionari, la regeneració d'òrgans i el càncer. Per exemple, si aconseguíssim de controlar la motilitat cel·lular durant la metàstasi, el càncer seria una patologia curable en la majoria de casos», comenta Xavier Trepat, que és també membre l'Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) i de la xarxa CIBER de malalties respiratòries.
Aquest estudi sobre la propagació de les forces físiques presenta, a més, com a primícia, uns resultats que difereixen del paradigma acceptat per la major part de la comunitat científica. Fins ara, els científics havien proposat diversos mecanismes per explicar la migració cel·lular col·lectiva. Una hipòtesi, per exemple, planteja que les cèl·lules es mouen col·lectivament gràcies a l'existència de cèl·lules líder, que estiren la resta del grup, tal com una locomotora estira els vagons del tren. Segons altres hipòtesis, cada cèl·lula es mou independentment de les veïnes, per exemple els cotxes en una autopista durant un embús o els soldats en una desfilada militar. «Nosaltres hem refutat aquestes dues possibilitats», apunta Trepat.
Segons aquest treball, la motilitat cel·lular col·lectiva és el resultat d'un procés cooperatiu en el qual cada cèl·lula contribueix al moviment del grup estirant les veïnes. És un mecanisme anàleg al del joc de la soca-tira, en el qual dos equips estiren una corda pels extrems i guanya l'equip que aconsegueix estirar més fort. En aquest joc, cada jugador genera força i la transmet a la corda, de manera que la tensió a la corda és la suma de les forces generades per cada membre de l'equip. Les cèl·lules fan el mateix. Cada cèl·lula genera força per estirar les veïnes en la direcció del moviment», explica l'investigador.
Per què és tan complicat, tècnicament parlant, l'estudi experimental de les forces físiques en aquest entorn biològic? «Perquè són forces molt petites, en el rang del nano-Newton», comenta Trepat. «Això vol dir que aquestes forces són més de mil milions de vegades més petites que la força que guia la caiguda de la poma que va inspirar el científic Isaac Newton per proposar les lleis fonamentals de la mecànica clàssica. Desenvolupar un sensor mecànic biocompatible per mesurar forces tan petites és una tasca complicada que vam haver de resoldre en aquest treball.»
Els resultats que s'anuncien ara al Nature Physics, obtinguts pels experts sobre un model epitelial específic, poden obrir camins de col·laboració nous entre el camp de la física i el de les ciències de la vida. En l'actualitat, la recerca en el desenvolupament d'òrgans, el càncer, o la regeneració de teixits, per exemple, es basa principalment en mesures bioquímiques (gens, proteïnes, etc). «Creiem que la interacció física de les cèl·lules amb el seu entorn té un paper fonamental en la fisiologia i patofisiologia. Ara que ja tenim les eines per estudiar aquesta interacció, les volem aplicar als problemes més rellevants en biomedicina», apunta Xavier Trepat.