La danza delle cellule all’interno del nostro corpo

La tecnica esatta di come le cellule si spostano all’interno del corpo è stata per lungo tempo un mistero, ma una nuova ricerca da parte di un team internazionale di scienziati ci fornisce ora alcune risposte mostrando che alle cellule piace spostarsi come se facessero parte di un corpo di ballo.

Il team, composto da ricercatori provenienti da Spagna e Stati Uniti, ha esaminato le forze fisiche che determinano il modo in cui le cellule migrano. Le loro scoperte, presentate nella rivista Nature Materials, mostrano che questi schemi di migrazione sono sia coordinati che caotici, vale a dire che a prima vista potrebbe sembrare che le cellule ballino come se fossero in una sala da ballo, e allo stesso tempo come se fossero sotto il palco di un concerto rock.

Con un impulso da parte di una borsa del Consiglio europeo della ricerca (CER) nell’ambito dell’area tematica “Idee” del Settimo programma quadro (7° PQ), lo studio mostra che in alcuni casi le cellule sembrano combattere tra loro tirando e spingendo come se fossero in una danza caotica, ma allo stesso tempo si muovono tutte assieme in modo relativamente coordinato e cooperativo verso la direzione prevista.

Finora gli scienziati sapevano che le cellule possono seguire gradienti di stimoli chimici solubili, chiamati morfogeni, che aiutano a orientare lo sviluppo dei tessuti, oppure possono seguire stimoli fisici, come l’adesione all’ambiente che le circonda. Importanti studi su questi e su altri meccanismi della migrazione cellulare si sono impegnati per smontare, pezzo per pezzo, il comportamento delle cellule al fine di svelare come avviene la migrazione.

Sfruttando questa conoscenza acquisita, per questo studio il team ha compiuto dei progressi osservando le cellule a livello di gruppo e concentrandosi sulle forze che le cellule esercitano sui loro vicini più prossimi. I dati sono stati raccolti usando una tecnologia di misurazione chiamata Monolayer Stress Microscopy, che ha permesso al team di visualizzare le minuscole forze meccaniche esercitate nel punto di giunzione tra singole cellule tra loro connesse. I loro studi hanno portato alla scoperta di un nuovo fenomeno che hanno chiamato “plitotassi”, un termine che deriva dalla parola greca “plithos” che significa folla o sciame.

Il punto cruciale dello studio è che studiando le cellule in gruppo gli scienziati hanno potuto ottenere una comprensione nettamente superiore delle loro abitudini e del loro comportamento. Sono state analizzati gruppi di cellule che vivevano in un singolo strato sottile e sono state misurate le forze che ogni cellula sperimentava mentre navigava all’interno del gruppo.

“Se si studia una cellula isolata, non si è in grado di capirne il comportamento quando è in una folla,” spiega Dhananjay Tambe, uno dei ricercatori dalla Harvard School of Public Health.

E i risultati di certo hanno sorpreso il team, come il ricercatore Corey Hardin del Massachusetts General Hospital spiega: “Noi pensavamo che quando le cellule si muovono, ad esempio per chiudere una ferita, le forze di fondo fossero sincronizzate e cambiassero dolcemente così da variare in modo coerente in tutto il gruppo di cellule, come in un minuetto. Invece, abbiamo trovato che le forze variano in un modo davvero tremendo, con picchi e valli accentuati in tutto lo strato singolo. Quindi le forze non sono affatto omogenee e ordinate; esse sembrano di più dei fan scatenati sotto il palco, un caos organizzato con spinte e strattoni in tutte le direzioni allo stesso tempo, ma che collettivamente danno origine a un movimento verso una certa direzione.”

La migrazione cellulare collettiva è essenziale per il funzionamento del corpo. Un buon esempio è lo sviluppo embrionale: per formare un embrione le cellule si devono muovere collettivamente. Allo stesso modo, per guarire una ferita, le cellule si devono muovere in massa per iniziare la riparazione cellulare.

Ma comprendere la migrazione cellulare di gruppo è fondamentale per capire il cancro, dove la migrazione cellulare collettiva ha un effetto negativo sul corpo. Le cellule maligne possono migrare verso siti distanti per invadere altri tessuti e formare nuovi tumori. Se gli scienziati possono andare al fondo del perché si verifica la migrazione cellulare collettiva, essi possono controllare meglio malattie che sono innescate da una migrazione cellulare anormale. Ad esempio, lo studio potrebbe portare a nuovi progressi nella spiegazione di come le cellule tumorali migrano durante il mortale processo della metastasi.

Xavier Trepat, uno degli autori dello studio dall’Istituto di bioingegneria della Catalogna (IBEC), commenta così l’importanza dello studio: “Per la prima volta stiamo iniziando a vedere le forze e a comprendere come funzionano quando le cellule agiscono in grandi gruppi.”

Gli scienziati sperano che queste scoperte aiuteranno a far progredire la conoscenza della biologia meccanica.

Per maggiori informazioni, visitare:

Istituto di bioingegneria della Catalogna (IBEC):
http://www.pcb.ub.edu/homePCB/live/en/p369.asp

Nature Materials:
http://www.nature.com/nmat/index.html