Durante años, los científicos han sabido que las células epiteliales son fundamentales para el desarrollo de un embrión. Componen el tejido estructural que luego forma las capas externa e interna de la piel, los vasos sanguíneos y los órganos internos.
A medida que se desarrolla un embrión, los tejidos se doblan en formas tridimensionales complejas que sustentan la formación de los órganos. Investigadores que estudian la dinámica de las células que contribuyen a este proceso, descubrieron una forma geométrica completamente nueva.
Millones de estas pequeñas células se juntan en una disposición específica para formar tejidos que terminan formando órganos, pero hasta ahora no se tenía una idea de su forma exacta. Los científicos teorizaron que las células parecían prismas o estructuras tipo botella.
Sin embargo, esta teoría fue revisada cuando un equipo internacional de investigadores realizó pruebas de laboratorio para verificar el comportamiento de las células. Utilizaron la diagramación de Voronoi, una herramienta utilizada para entender la organización geométrica, y realizaron una serie de simulaciones por computadora para observar de cerca la disposición de las celdas.
El trabajo reveló que las células podrían adaptarse a formas más complejas que las descritas en nuestros tradicionales libros de matemáticas.
La nueva forma, según los investigadores, se parece a un prisma alterado o retorcido, la cual se distingue porque uno de sus extremos que tiene cinco aristas y el otro tiene seis. Lo llamaron “scutoide” ya que la estructura es muy similar al escutelo o la parte posterior del segmento medio de ciertos insectos.
Para verificar las predicciones del modelo, el equipo investigó el empaquetamiento tridimensional de diferentes tejidos en varios animales. Los datos experimentales confirmaron que las células epiteliales adoptaron formas y motivos de empaquetamiento tridimensionales similares a los predichos por el modelo computacional.
Utilizando enfoques biofísicos, el equipo argumentó que los scutoides estabilizan el empaquetamiento tridimensional y lo hacen energéticamente eficiente.
Los investigadores indican que comprender la biomecánica de la organización celular y tisular, podría ayudar a los científicos a diseñar con mayor eficacia tejidos y construir órganos en el laboratorio.
Al respecto, el investigador Javier Buceta, bioingeniero afiliado a la Universidad de Lehigh y coautor de la investigación, expresó:
“Por ejemplo, si buscas cultivar órganos artificiales, este descubrimiento podría ayudarte a construir un andamio para alentar este tipo de empaquetamiento de células, imitando con precisión la forma en que la naturaleza desarrolla los tejidos de manera eficiente.”
El estudio adicional de estos hallazgos podría allanar el camino para comprender la organización tridimensional de los órganos epiteliales y conducir a avances en la ingeniería de tejidos, así como mejorar los métodos de cultivar órganos artificiales para el trasplante.
Referencia: Scutoids are a geometrical solution to three-dimensional packing of epithelia. Nature Communications, 2018. https://doi.org/10.1038/s41467-018-05376-1
