Het proces waardoor cellen hun omgeving kunnen waarnemen, wordt gereguleerd door krachtdetectie. Dit is de belangrijkste conclusie van een studie gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , geleid door het team van Pere Roca-Cusachs, docent van de afdeling Biomedicine en hoofdonderzoeker aan het Instituut voor Bio-engineering van Catalonië (IBEC).

"Bij dit onderzoek we bepaalden hoe cellen de positie van moleculen (of liganden) in hun omgeving detecteren met nanometerprecisie, " zegt Roca-Cusachs. "Als de liganden samenkomen, cellen oefenen een kracht uit die ze kunnen detecteren. Aangezien deze kracht afhangt van de ruimtelijke verdeling van het ligand, hierdoor kunnen cellen hun omgeving voelen. Dit zou het equivalent zijn van het herkennen van iemands gezicht in het donker door hun gezicht aan te raken met je handen."

Interactie tussen cellen en hun liganden (de celmicro-omgeving) is essentieel voor het behoud van de weefselfunctie, en de detectie van veranderingen in de celomgeving is essentieel in alle situaties waar sprake is van weefselremodellering, zoals embryonale ontwikkeling, tumorproliferatie of de genezing van een wond.

"Afhankelijk van deze celkrachtverdeling, het kan de activering van genetische transcriptie beïnvloeden, een fenomeen dat bepaalt welke genen tot expressie komen, " zegt Roger Oria, eerste auteur van de studie en Ph.D. student aan de UB in het laboratorium van Dr Roca-Cusachs.

Met deze diepere kennis van hoe cellen hun omgeving detecteren, onderzoekers bewezen dat door de omstandigheden van de celomgeving te veranderen (stijfheid en verdeling van die liganden die de extracellulaire matrix creëren), ze kunnen de therapietrouw van de cel regelen, en definieer zelfs een bereik waarbinnen de cel zich hecht. Dit resultaat, zegt Roca-Cusachs, belangrijk kunnen zijn in tumorprocessen, aangezien grotere stijfheid verband houdt met een hogere activering van oncogenen.

Onderzoekers hebben geweten dat cellen ruimtelijke en fysieke informatie op nanoschaal kunnen waarnemen. In feite, men dacht dat ze afstanden konden meten, en daarom hadden mensen een hypothese opgesteld over het bestaan ​​van een patroonmolecuul dat aan dit proces zou kunnen bijdragen. Volgens de IBEC-UB-onderzoeker, deze studie verzet zich tegen deze hypothese, omdat het laat zien dat cellen hun omgeving meer voelen in plaats van ze te zien.

De onderzoekers ontwikkelden gelsubstraten met een lage stijfheid waaraan een patroon van gouden nanobolletjes bedekt met een eiwit was gehecht, die de scheiding beheerste. De cel herkent deze nanobolletjes als een ligand, zodat onderzoekers kunnen meten hoe cellen de krachtverdeling reguleren en het aantal liganden waaraan ze zich hechten met betrekking tot hun dichtheid.