MECHANO·CONTROL: entendiendo las fuerzas celulares en todas las escalas

MECHANO·CONTROL: entendiendo las fuerzas celulares en todas las escalas

En la nanoescala, las células se adhieren al sustrato mediante integrinas y entre vecinas a través de moléculas de adhesión como las cadherinas. En el mundo macroscópico estos enlaces permiten que grupos de células formen tejidos y finalmente órganos. Las características de estos enlaces dan lugar a diferentes propiedades mecánicas de los tejidos.

El cuerpo humano está constantemente sometido a fuerzas físicas; cuando te haces una herida, las células del tejido circundante aplican fuerzas para sanar el área dañada. De la misma manera, las células cancerosas aplican fuerzas para propagarse a otras partes del cuerpo en forma de metástasis.

Para comprender estas fuerzas mecánicas, tenemos que observarlas a muchas escalas diferentes, desde la escala de las moléculas a la de los órganos, incluso barriendo la escala de los organismos completos.

Sabemos que las fuerzas están involucradas en las diferentes escalas, pero… ¿cómo contribuyen al comportamiento de los tejidos y los órganos?

Para responder esta pregunta, el proyecto MECHANO · CONTROL, en el que participan investigadores del IBEC, creará un conjunto de herramientas que permitan descubrir cómo reaccionan las células a las fuerzas en cada escala.

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Donar sangre, dar vida

Donar sangre, dar vida

Sello del 1971 para la donación de sangre, EE.UU. Imagen del dominio público.

Antes de que acabes de leer este artículo, toda tu sangre habrá sido distribuida a lo largo y ancho de tu cuerpo sin que te des cuenta. El corazón, músculo incesante, bombea los 5 litros de sangre de un individuo medio en menos de un minuto de tiempo.

En caso de accidente, se puede llegar a perder entre un 10 y un 30% del total del volumen sanguíneo. Cuando esta pérdida llega al 50% la muerte es inevitable, pero en los otros casos una trasfusión de sangre puede salvar una vida. Y es que la sangre, responsable de la nutrición y defensa de nuestro organismo, no se puede fabricar y solamente se puede obtener de la donación voluntaria de una persona a otra.

Pero los usos de la sangre no acaban ahí: además de los accidentes de tráfico y las intervenciones quirúrgicas, hay otros procesos que pueden requerir una transfusión sanguínea. Es el caso de las enfermedades crónicas, o el cáncer, así como los trasplantes de órganos y tejidos.
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Un nano-pas per a les cèl·lules mare, un gran pas per a la humanitat

Un nano-pas per a les cèl·lules mare, un gran pas per a la humanitat

Grans de sal. Imatge de kevindooley via Wikimedia Commons, amb llicència  CC BY 2.0.

Una cèl·lula és un ésser viu i, com a tal, està fortament influenciada pel seu entorn. Tal com us avançava a l’entrada Cèl·lules mare per regenerar teixits: realitat o ficció?, des de l’enginyeria de teixits es busca desenvolupar estructures que imitin els teixits originals, a nivell mecànic i biològic. En el cas de les cèl·lules mare en particular, la seva relació amb l’entorn a l’escala nanomètrica és un factor essencial per al control de la seva diferenciació (transformar-se en un tipus cel·lular o un altre). Encara que el concepte “nano” pugui semblar una escala ínfima, no hem d’oblidar que una cèl·lula fa de mitjana uns 10 micròmetres de punta a punta, és a dir, una distància equivalent a l’1% d’un mil·límetre. Tot i així, és sabut que les cèl·lules poden detectar partícules 2.000 vegades més petites que elles (un nanòmetre és la milionèsima part d’un mil·límetre). És com si estant estirat sobre un matalàs poguessis detectar un gra de sal a l’esquena.

Al nostre laboratori de l’IBEC hem desenvolupat un mètode per crear superfícies amb patrons irregulars de nanopartícules d’uns 5 nanòmetres. Això ens permet estudiar la interacció de cèl·lules mare amb aquestes molècules. Les cèl·lules mare es mouen sobre aquestes superfícies i interaccionen amb les nanopartícules, que imiten els punts d’adhesió cel·lular naturals; com més nanopartícules hi ha a la superfície, més fort s’hi adhereixen les cèl·lules.
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La malaria: un viejo conocido aun por conocer

La malaria: un viejo conocido aun por conocer

Coincidiendo con el día mundial de la malaria, recopilamos las entradas que le hemos dedicado a esta enfermedad producida por parásitos del género Plasmodium, que infectan los glóbulos rojos de la sangre. La malaria causa unos 900 millones de casos de fiebre y aproximadamente 3 millones de muertes anuales, lo que representa una muerte cada 15 segundos. La transmisión de esta enfermedad se produce a través de la picadura de mosquitos infectados, y se calcula que el 75% de los afectados son niños de zonas endémicas de África.

 

Aquí nuestra selección de posts:

  • Este post explica cómo funciona la enfermedad:

http://divulga.ibecbarcelona.eu/una-estrategia-prometedora-para-combatir-la-malaria/

  • En esta entrada hablamos de la búsqueda de una cura alternativa para la malaria, mediante la nanomedicina:

http://divulga.ibecbarcelona.eu/esta-la-cura-de-la-malaria-escondida-en-el-fondo-del-oceano/

  • ¿Sabías que el bazo es el órgano que se encarga de destruir las células sanguíneas rojas viejas?  Esto tiene muchas implicaciones en la malaria, pues algunos de los parásitos más agresivos consiguen burlar al bazo, permitiendo que los glóbulos rojos infectados por la malaria se amontonen en la superficie interior de las venas. Aquí explicamos esa implicación, y también un proyecto de bazo humano en un chip desarrollado entre el CRESIB y el IBEC .

http://divulga.ibecbarcelona.eu/el-papel-del-bazo-en-la-malaria/

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Cèl·lules mare per regenerar teixits: realitat o ficció?

Cèl·lules mare per regenerar teixits: realitat o ficció?

Des de fa uns anys, la investigació en cèl·lules mare ha esdevingut un dels principals camps de la recerca biomèdica. Aquest tipus de cèl·lules es caracteritzen per tenir una gran capacitat de proliferació (poden créixer i dividir-se gairebé sense límit), així com per la seva habilitat per diferenciar-se, és a dir, esdevenir un altre tipus cel·lular —com per exemple condròcits (cartílag), cardiomiòcits (cor), hepatòcits (fetge), neurones (sistema nerviós), glòbuls vermells (sang)…

Cèl·lules mare pluripotents, i algunes de les seves possibles destinacions (diferenciacions). Imatge de Mike Jones, via Wikimedia Commons amb llicència Creative Commons Genèrica d’atribució/Compartir-Igual 2.5

Una cèl·lula mare embrionària pot arribar a diferenciar-se en qualsevol dels centenars de tipus cel·lulars del nostre cos. Una capacitat extraordinària que, no cal dir-ho, científics de tot el món intenten comprendre amb més profunditat. En el cos humà adult, però, també trobem cèl·lules mare en diversos teixits, com ara la medul·la òssia. Aquestes cèl·lules mare no poden transformar-se en qualsevol tipus cel·lular, ja que estan més especialitzades, però sí en alguns tipus depenent del teixit que poblen.

A mesura que el coneixement sobre cèl·lules mare augmenta, les teràpies de regeneració de teixits han emergit com la nova gran esperança de la medicina. Mentre les teràpies tradicionals consisteixen a reparar els teixits o òrgans malmesos per una lesió o malaltia, algunes teràpies regeneratives es basen en aprofitar el potencial de les cèl·lules mare per crear nou teixit que substitueixi el danyat. Aquest nou teixit seria una rèplica gairebé exacta de l’original i podria dur a terme les seves funcions amb la mateixa efectivitat.


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Si me presionas, me deformo

Si me presionas, me deformo

Imagen de la investigadora predoctoral Xarxa Quiroga, que firma el artículo.

Desde que vivo en Barcelona no tengo más opción que coger el metro cada día para llegar al laboratorio. Todas las mañanas, en hora punta, no me queda otra que apiñarme y aplastarme para caber en los abarrotados vagones de la línea 5. Somos mucha gente en un espacio confinado, así que vamos apretados, hace calor e, incluso alguna vez, soy objeto de tirones o empujones debido a algún frenazo. Me comprenderéis bien cuando os digo que todo este ajetreo provoca en mí un cierto enfado contra el mundo que se disipa lentamente cuando salgo a la calle y puedo, por fin, caminar libre de mi confinamiento.

Muchos de los lectores se habrán sentido identificados, imagino, con esta situación. Pues bien, al igual que los miles de personas que cogemos el metro cada mañana en Barcelona, nuestras células también “sienten” el abarrotamiento que las rodea. Y no sólo esto, sino que también son capaces de detectar otros parámetros, como lo duro o lo blando que es el substrato en el que se hallan o las tensiones que sus vecinas ejercen sobre ellas. De la misma manera que yo me enfado por ir apretada en el vagón, nuestras células también modifican su comportamiento en respuesta a todos estos estímulos que reciben del medio externo que las rodea.

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Nanopartículas de plata, el terror de las bacterias

Nanopartículas de plata, el terror de las bacterias

Aristóteles y su alumno, Alejandro Magno. Grabado de Charles Laplante (dominio público), via Wikimedia Commons

– “Alejandro, usaremos flor de plata para curar las heridas de los soldados”.

Aunque su conocimiento era esencialmente empírico, Aristóteles – en la imagen dando consejo a Alejandro Magno – ya conocía las propiedades antimicrobianas de la plata en el 335 Antes de Cristo. El célebre pensador empleaba un polvo ultrafino de plata (que él llamaba “flor de plata”) que aplicaba sobre las heridas de los soldados que venían de la guerra y favorecía su cicatrización. Aristóteles y sus contemporáneos también sabían que el agua se conservaba fresca y libre de enfermedades en cisternas de plata. Los campesinos introducían una moneda de plata en sus jarras de agua para mantenerla fresca, y los emperadores chinos, así como las dinastías egipcias y fenicias, utilizaban la plata para sus cubiertos y vasijas.

Durante muchos siglos, la plata se utilizó para evitar el contagio de enfermedades, aún sin conocer su mecanismo de acción. Hoy en día sabemos que los iones de plata son un potente agente antimicrobiano, es decir, que es capaz de acabar con todo tipo de gérmenes: bacterias, hongos, virus y protozoos. Pero, ¿cómo puede resultar la plata tan letal para los microorganismos?

Hemos hablado con la investigadora postdoctoral Diana Vilela, del laboratorio de Samuel Sánchez Smart nano-bio-devices, para resolver estas y otras dudas respecto al uso bactericida de la plata en la actualidad, pues recientemente Diana – en colaboración con otros investigadores – ha diseñado un nuevo tipo de microrobot con partículas de plata, capaz de limpiar las bacterias del agua contaminada. Habíamos hablado sobre qué es un microrobot recientemente en el blog, puedes leerlo aquí.

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La malaltia que et deixa sense alè

La malaltia que et deixa sense alè

Teixit pulmonar d’un pacient amb emfisema pulmonar. Les cèl·lules vermelles són cèl·lules sanguínies, el nuclis són blaus-liles i la resta de material extracel·lular és de color rosa. Tinció d’HE. Llicència CC BY 2.0

El dia 15 de novembre es celebra el dia mundial de la MPOC (malaltia pulmonar obstructiva crònica; en castellà EPOC i anglès COPD). La MPOC és una malaltia que es caracteritza per una inflamació crònica de les vies aèries i emfisema del teixit pulmonar. L’emfisema es caracteritza per la ruptura de les parets dels alvèols (NB. 1) provocant un dany irreversible als pulmons. Aquest dany és progressiu en la MPOC i en estadis avançats de la malaltia pot arribar a causar insuficiència respiratòria severa.

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Retratando el tumor de mama

Retratando el tumor de mama

Betsabé con la carta de David, pintura de Rembrandt , via Wikimedia Commons

Hace más de 300 años, en 1654 para ser exactos, Rembrandt van Rijn pintó su famosa Betsabé, que representa a la esposa del rey David desnuda en su baño. Además de ser una de las obras más representativas de Rembrandt, uno de los pintores más famosos y prolíficos de la pintura holandesa del siglo XVII, esta pintura se considera un icono para el cáncer de mama desde la década de 1980. Y es que en la obra, expuesta en el Museo del Louvre,  se pueden apreciar algunas huellas habituales en el cáncer de mama, como las tumoraciones en la axila de la protagonista.

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Nobel de química para que lo veas mejor

Nobel de química para que lo veas mejor

El miércoles pasado la Real Academia Sueca de las Ciencias premió con el Nobel de Química a la técnica de criomicroscopía electrónica, una variante de la microscopía electrónica que ha permitido a los científicos ver las biomoléculas aún más de cerca. El hallazgo, fruto del trabajo del suizo Jacques Dubochet, el germano-estadounidense Joachim Frank y el británico Richard Henderson, nos han permitido ver en 3D y con alta resolución las moléculas esenciales para la vida.

 

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¿Por qué es tan revolucionaria la técnica de CRISPR/Cas9?

¿Por qué es tan revolucionaria la técnica de CRISPR/Cas9?

Las técnicas de edición del genoma son utilizadas de forma habitual en los laboratorios de todo el mundo hace décadas. CRISPR/Cas9 es la nueva técnica de edición genética, nacida casi por casualidad en el proceso de ensayo y error de un grupo de investigadores. Pero, ¿por qué todo el mundo habla de esta técnica? ¿qué tiene CRISPR/Cas9 que la hace tan revolucionaria?

Hasta la eclosión de esta tecnología, el material genético de otros organismos menos complejos que los mamíferos, como las levaduras o la mosca de la fruta, nos ha resultado mucho más fácil de manipular. Por ejemplo, podemos introducir o eliminar fragmentos de ADN en cualquier parte de su genoma y estudiar las consecuencias rápidamente, sin mucho coste ni demasiadas consideraciones morales. Por razones como esta los hemos llamado durante mucho tiempo organismos “modelo”, ya que nos han servido para entender el funcionamiento de procesos biológicos que nos ocurren a casi todos los seres vivos.

Una de las causas de la dificultad histórica para “jugar” de la misma manera con nuestro material genético, el humano, es la gran capacidad de nuestras células para evitar y reparar daños genéticos: ¡pues esto es precisamente lo que explota la técnica CRISPR/Cas9!

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Com funcionen els mètodes de conservació naturals?

Placa de petri con cultivos bacterianos. Imagen: Shutterstock

Placa de petri amb cultius bacterians. Imatge: Shutterstock amb llicència Creative Commons

Enguany l’IBEC ha desenvolupat un guió de batxillerat en col·laboració amb el CESIRECDEC i amb el suport de la FECYT. L’objectiu d’aquest guió és que tant els professors com els alumnes puguin dur a terme un Treball de Recerca en Biotecnologia sense necessitat de sortir de casa seva. El guió està pensat per a guiar a l’alumne a través dels seus primers passos en la recerca ajudant-lo a desenvolupar la seva pregunta de recerca, la seva hipòtesi i el seu propi protocol experimental per tal de descobrir què hi ha darrere dels mètodes de conservació naturals.

Molt abans que se sabés que existien els microorganismes o que la biotecnologia fos una disciplina científica, moltes societats del món ja havien desenvolupat mètodes per a preservar els aliments, de manera tradicional, sense saber la ciència que s’hi amagava. Amb la tecnologia actual podem estudiar les bases biotecnològiques de la conservació dels aliments tradicionals, entendre el paper dels microorganismes en la conservació dels aliments i desenvolupar nous sistemes de conservació més eficients.
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