Documentan por primera vez el nacimiento de un escutoide, la solución geométrica y multiusos de las células

Desde el anuncio de su descubrimiento el 27 de julio de 2018, los escutoides se han convertido en un fenómeno de la cultura pop, que ha dado la vuelta al mundo e inspirado decenas de proyectos. Se trataba de una forma geométrica desconocida hasta entonces, una especie de prisma con la particularidad de que permite a la célula contactar con sus vecinas con cada una de sus caras y facilita una flexibilidad extra a multitud de tejidos curvos que forman los seres vivos.

Seis años después, el equipo de Luis María Escudero, en la Universidad de Sevilla, junto a investigadores de la Universidad de Stanford y la Universidad de California en San Diego, han documentado por primera vez el ‘nacimiento’ de estos escutoides durante el proceso de desarrollo embrionario de las estrellas de mar. Según los investigadores, las células epiteliales pueden adoptar esta forma de modo transitorio para adaptarse mejor a la compresión ocasionada por el crecimiento celular en un espacio restringido. “Queremos saber cómo se empaquetan los tejidos de forma dinámica, que es algo que hasta ahora no se había hecho; solo se había mirado de forma estática”, explica Escudero a elDiario.es. “Queríamos ver dinámicamente qué pasa cuando las células proliferan y tienen que volver a empaquetarse”.

Una solución al ‘atasco’

Para el trabajo publicado esta semana en la revista Development, los investigadores han usado la estrella de mar como modelo y aseguran que el hallazgo podría tener futuras implicaciones en la comprensión de cómo las células sanas se pueden adaptar a la presión ejercida por las células tumorales que crecen sin control. En el vídeo elaborado por los investigadores, se aprecia cómo el aumento del número de células induce a algunas de ellas a adaptar esta forma más adecuada para soportar la presión. “Aparecen cuando el tejido empieza a compactarse”, señala Escudero. “Al principio tienes las células que son como bolitas, pero cuando empiezan a convertirse en cubos, más como la célula epitelio estándar, empieza a compactarse y aparecen los escutoides”.

Gracias a las características del embrión de la estrella de mar, y mediante una herramienta software basado en aprendizaje profundo (deep-learning), los científicos han podido estudiar en tiempo real cómo las células se dividen de forma sincrónica haciendo que su número aumentara de forma exponencial hasta llegar al estadio de 1024 células. “Hemos obtenido películas en las que se observan todos los pasos de este proceso”, explica Antonio Tagua, uno de los investigadores principales del estudio. “Un aspecto interesante de este modelo es que los embriones están encapsulados. En las primeras fases de su desarrollo, cuando la proliferación es más rápida, las células aumentan en número en un espacio limitado”. 

Ahora vemos que este principio de mínima energía no solo sirve para un tejido curvado, sino que para uno que está proliferando

Luis María Escudero — Investigador de la Universidad de Sevilla, descubridor de los escutoides

“Este cambio de forma ocurre porque las células soportan mejor la compresión cuando son escutoides”, subraya Escudero, cuyo apellido inspiró el nombre los escutoides al equipo investigador original. A su juicio, este estudio amplía aún más la importancia del escutoide al demostrar que las células pueden adoptar esta forma no solo para adaptarse a la curvatura de los tejidos, sino también a situaciones de compresión causada por el aumento del número de células, como si cambiaran de forma para sortear el atasco de una tubería. “Nosotros habíamos demostrado que en tejidos curvos el escutoide minimizaba la energía facilitando que se plegaran, algo que ocurre muchas veces durante el desarrollo”, asegura. “Pero nuestro análisis era estático, ahora vemos que este principio de minimización de energía va más allá y no solo sirve para dejar un tejido curvado, sino que para que un tejido que está proliferando pueda seguir empaquetándose eficientemente”.

Escutoides y cáncer

Los autores de este hallazgo también creen que, en el futuro, podría tener aplicaciones relacionadas con la investigación del cáncer, aunque eso está aún muy lejano. Dado que las células tumorales proliferan sin control, invadiendo y comprimiendo las células sanas adyacentes que deben adaptarse rápidamente, consideran que sería interesante estudiar si también se producen cambios de morfología que tengan relación con la forma del escutoide. 

“Tiene que ver lejanamente, pero es verdad que cuando tienes un cáncer hay un montón de células proliferando que están empujando a células sanas”, explica Escudero. “Se podría modelar este aspecto particular del cáncer e investigar, por ejemplo, si detectar una cantidad de escutoides podría servir de proxy para conocer qué presión están ejerciendo las células que están proliferando”. Otro aspecto interesante del descubrimiento, opina, es su posible aplicación a soluciones arquitectónicas como las que ya ha inspirado el descubrimiento inicial del escutoide. “Ya salió un estudio sobre su interés para introducirlo en las capas intermedias para la fabricación de cartón, porque aumentan la resistencia”, apunta. “Documentar su papel con el aumento de compresión es otro pasito más y quizá lo que antes servía para facilitar la curvatura, ahora seguramente se pueda ampliar a otros tipos de estructuras”. 

“Como burbujas de espuma” 

Para Sofía Aráujo, investigadora de la Universidad de Barcleona (UB) que no ha participado en el estudio, se trata de un trabajo muy importante que nos enseña más sobre la importancia de la forma de las células en la formación de los organismos. “Nos abre puertas para en el futuro poder estudiar la influencia del esqueleto de las células (el citoesqueleto) en la formación y la dinámica de los escutoides”, asegura.

Esta investigación nos muestra que, desde el punto de vista físico, nuestras células tienen un comportamiento muy parecido a las burbujas en la espuma

Xavier Trepat — Investigador del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC)

Por su parte, Xavier Trepat, investigador del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), considera que es un ejemplo excelente de cómo organismos aparentemente distantes de los humanos, como las estrellas de mar, nos pueden ayudar a entender el comportamiento de nuestros tejidos. “El grupo utiliza un sistema muy poco habitual como es el embrión de estrella de mar para abordar un problema fundamental que afecta la mayoría de los tejidos humanos”, asegura. “Esta investigación nos muestra que, desde el punto de vista físico, nuestras células tienen un comportamiento muy parecido a las burbujas en la espuma”, añade. Es por eso que, de cara al futuro, “será interesante entender la base física por la cual se forman los escutoides”, concluye.