Físicos chilenos redefinen cómo las células generan organos del cuerpo

Un equipo de físicos y biólogos en Chile y en Inglaterra analizaron cómo las células van generando estructuras ramificadas hasta generar tejidos, un trabajo que podría ayudar a entender y hasta curar enfermedades. 

Encabezados por Ignacio Bordeu, físico de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, la investigación demostró que “en varios órganos del cuerpo, este proceso de ramificaciones sigue algunas reglas probabilísticas simples y es impulsado por la expansión exponencial del tejido durante el desarrollo, lo que le da una estructura única”, señala el científico.

Bordeu señala que “Los órganos ramificados, como las glándulas salivales y mamarias o los pulmones, se organizan y crecen durante el desarrollo embrionario a partir de un ducto cuya punta se divide de manera secuencial, produciendo así una estructura muy compleja, similar a las ramas de un árbol”, pero ahora han establecido la manera en que esas ramas generan una estructura. 

Esta es la segunda parte de una investigación, cuyos primeros resultados se dieron a conocer en enero de 2023.  “La publicación anterior se enfocó en la organización celular, es decir, cómo las células madres (multipotentes) toman decisiones para formar todas las células de un tejido ramificado.  En esta segunda publicación, estudiamos la organización de la red ramificada, a gran escala. Donde encontramos reglas generales para la dinámica de crecimiento de tejidos”, añade el físico de la Universidad de Chile.

Hasta ahora sólo se tenían hipótesis de cómo se formaba la estructura ramificada tipo árbol de este órgano, pero no se tenía conocimiento de su dinámica espacial y temporal de crecimiento, con propuestas simples sobre su funcionamiento. Pero en este trabajo se consideró “el efecto de la expansión (inflación) del tejido mismo en el proceso de ramificación”, añade.

Este método, permite predecir el comportamiento de formación de tejidos hasta generar órganos, lo que es útil al desarrollar estrategias para combatir enfermedades, corregir malformaciones y para desarrollar tratamientos regenerativos. 

“Un caso interesante de estudio son los pulmones de niños nacidos de forma prematura, los cuales en muchos casos no terminan de desarrollarse de forma normal. Si llegamos a entender las reglas que regulan su desarrollo, podríamos contribuir a posibles tratamientos de esta condición, mejorando así la calidad de vida de estos niños”, agrega Bordeu.

Para llegar a ese punto, el equipo deberá pasar del estudio del tejido sano al que esté afectado por enfermedades como sería el cáncer, así como estudiar la formación completa de órganos.

Junto a Bordeu participaron en este trabajo la bióloga Lemonia Chatzeli y el físico Benjamin Simons, ambos  de la Universidad de Cambridge. Los resultados fueron publicados en la revista Nature Communications con el título “Inflationary theory of branching morphogenesis in the mouse salivary gland” (“Teoría inflacionaria de morfogénesis ramificada en glándulas salivales de ratón”). Enlace: https://doi.org/10.1038/s41467-023-39124-x