¿Cómo las células deciden sobrevivir?: un estudio reveló lo que se sabía sobre su competencia

Las células dentro de un tejido no solo conviven, sino que luchan activamente entre sí. Este proceso, conocido como competencia celular, es crucial para la eliminación de aquellas que están dañadas, envejecidas o son ineficaces, lo que asegura el mantenimiento y la funcionalidad de los órganos.

Durante mucho tiempo, los expertos pensaban que este mecanismo era regulado únicamente por señales bioquímicas que determinaban qué células sobrevivían y cuáles eran eliminadas. Sin embargo, un reciente estudio reveló que las fuerzas mecánicas que ejercen entre sí juegan un papel determinante, lo que desafía la visión tradicional de la biología celular.

Este hallazgo fue publicado en la revista Nature Materials por un equipo internacional de investigadores. A través de experimentos en muestras ex vivo (fuera del cuerpo) y modelos computacionales, los científicos lograron demostrar que las células con mayor capacidad para transmitir fuerzas a sus vecinas tienen una ventaja competitiva y logran imponerse en la dinámica de los tejidos.

Los expertos identificaron que la competencia no solo ocurre a nivel bioquímico, sino que está directamente influenciada por la transmisión de fuerzas mecánicas. Tradicionalmente, se pensaba que las células “ganadoras” eliminaban a las “perdedoras” al aplicar compresión y expulsándolas de los tejidos. Sin embargo, este estudio demostró que no es ese proceso lo que define el destino celular, sino que es la aptitud que tienen para transferir eficientemente las tensiones que experimentan.

La clave reside en la adhesión intercelular, mediada por la proteína E-cadherina, la cual es fundamental de las uniones en epitelios. Los científicos notaron que las células con una mayor expresión de este componente lograban distribuir mejor las tensiones mecánicas, lo que evitaba la acumulación de estrés localizado y, por ende, reducía su probabilidad de ser expulsadas. “Gracias a nuestros estudios, pudimos identificar la capacidad de transmisión de fuerza como el principal regulador del resultado de la competencia celular”, explicó Andreas Schoenit, autor principal del análisis.

Además, la investigación reveló que la eliminación celular ocurre principalmente en los límites entre diferentes poblaciones celulares, donde las fluctuaciones de estrés mecánico son más pronunciadas. Los expertos observaron que las células con menor adhesión intercelular y menor disposición para transferir tensiones eran desplazadas con mayor facilidad en estos límites tisulares, caracterizados por una actividad intensa.

Uno de los hallazgos más sorprendentes fue que las células eliminadas no necesariamente estaban bajo compresión, como sugerían modelos previos. En cambio, las “perdedoras” experimentaban fuertes tensiones antes de ser expulsadas. Para comprobar esto, los científicos realizaron mediciones directas de las tensiones en los tejidos mediante microscopía de inversión bayesiana del estrés (BISM).

Los resultados mostraron que, en las regiones donde se producía la competencia, las células erradicadas no eran las más comprimidas, sino aquellas que no lograban disipar adecuadamente las fuerzas que recibían. “Nos sorprendió descubrir que las células comprimidas no se eliminaban sistemáticamente”, señaló Benoît Ladoux, líder del equipo en el Max-Planck-Zentrum.

Además, los investigadores desarrollaron modelos computacionales en los que simularon el comportamiento de células con diferentes niveles de adhesión intercelular. Estos confirmaron que las que contaban con menor E-cadherina sufrían un aumento localizado en las fluctuaciones de tensión, lo que conducía a su eliminación. De este modo, el estudio desafía la noción previa de que la competencia se basa en la compresión y sugiere que, en realidad, son las oscilaciones de estrés y la incapacidad de transmitir fuerzas las que determinan qué células sobreviven y cuáles son erradicadas.

Los descubrimientos de este estudio tienen importantes implicaciones en la comprensión de diversas enfermedades, especialmente en el cáncer. En el cáncer de mama metaplásico, los tumores pueden estar compuestos por distintos tipos de células con diferentes niveles de adhesión intercelular.

En las muestras analizadas, se observó que las células epiteliales con presencia de E-cadherina, que conservan una fuerte cohesión entre ellas, se expandían dentro del tejido, mientras que las mesenquimales que no contaban con este componente y, por ende, tenían menor adhesión, eran progresivamente desplazadas. Esto sugiere que, dentro del tumor, la competencia no se basa únicamente en la proliferación, sino también en la aptitud de cada subpoblación para resistir la eliminación mecánica.

Según los expertos, las diferencias en la adhesión intercelular pueden influir en la dinámica de las poblaciones celulares dentro del tumor, lo que podría ser relevante para comprender cómo ciertos tipos de células llegan a dominar en determinados contextos tumorales.

Más allá del cáncer, la competencia celular mecánica podría estar implicada en otros procesos biológicos. “Dado que la competencia celular es un mecanismo fundamental para mantener la salud tisular, este descubrimiento podría tener implicaciones en muchos procesos biológicos vitales, incluida la morfogénesis, la inflamación aguda e incluso el cáncer”, concluyó Schoenit.

Esta investigación redefine el concepto de competencia celular al demostrar que la capacidad de transmisión de fuerzas es clave en la regulación del tejido. Esta nueva perspectiva podría guiar futuros análisis sobre la progresión tumoral y otros procesos fisiológicos que dependen de la mecánica de las células.