Estudian el crecimiento del embrión con un nuevo método de física biomecánica

Investigadores del Instituto de Biología Molecular (IBM) de Barcelona han desarrollado un nuevo método para analizar la morfogénesis -crecimiento de un organismo y formación de sus órganos- desde un punto de vista biomecánico basado en la dinámica de fluidos.

Enrique Martín-Blanco, científico del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el IBM, que ha liderado el trabajo, explicó que es "una forma totalmente nueva de estudiar el crecimiento de un embrión y de sus órganos" y puede ayudar a explicar procesos morfogenéticos y fisiopatológicos, como la reparación de tejidos o la invasividad en la metástasis.

Según Martín-Blanco, los mecanismos que desencadenan y modulan el desarrollo y el crecimiento de un organismo y la formación de sus órganos (morfogénesis) es un área de gran interés por sus repercusiones en numerosas áreas de la biomedicina.

Tradicionalmente, estos mecanismos siempre se han asociado a procesos de inducción genética y señales bioquímicas, pero en los últimos años se ha hecho evidente que hay otras señales y procesos físicos, principalmente mecánicos, que también tienen un papel esencial.

"Una forma totalmente nueva de estudiar la morfogénesis es hacerlo desde un punto de vista biomecánico, analizando aspectos como las fuerzas, las tensiones mecánicas o la tensión superficial. Actualmente, los principios básicos de la biomecánica de la morfogénesis son todavía desconocidos", señaló el investigador.

Su trabajo, que publica hoy la revista EMBO Journal, presenta un método basado en la dinámica de fluidos (hidrodinámica) que permite analizar la morfogénesis desde un punto de vista biomecánico.

En el trabajo también han participado científicos del Instituto de Bioingeniería de Cataluña, del Instituto de Investigación Biomédica Barcelona, de la Universidad de Barcelona y del Centro de investigación en red de Enfermedades Respiratorias.

"Nuestro método -según Martín-Blanco- permite inferir parámetros mecánicos, como perfiles de tensión cortical superficial y campos de presión y potencia en tres dimensiones para modelado hidrodinámico".

Además, la nueva metodología no es invasiva y permitiría describir parámetros mecánicos en muy diversos procesos biológicos.
En el trabajo, han aplicado el método al análisis en el pez cebra de una de las fases esenciales del desarrollo embrionario, la epibolia, que es un evento esencial en el que tres tejidos se coordinan para dirigir la expansión del embrión.

Los científicos han analizado cómo y dónde se generan las fuerzas que dirigen la epibolia y como éstas se acoplan a nivel global.

El método "nos ha permitido definir los cambios locales de tensión que se producen a medida que la epibolia progresa y desarrollar mapas de potencia dinámicos", según el científico.

El trabajo ha permitido describir la epibolia como un proceso donde los movimientos responden a un gradiente polarizado de tensión cortical en la superficie que se origina en respuesta a fuerzas contráctiles localizadas y de diferencias en las propiedades elásticas entre los componentes de la corteza del embrión.

jpe