Las células individuales son más inteligentes de lo que pensaban los científicos

Las células toman decisiones basadas no solo en señales externas como los factores de crecimiento, sino también en la información recibida desde el interior de la célula.

Todos los días, los humanos toman decisiones por sí mismos. Para garantizar que se tome una decisión adecuada a la situación, estas decisiones a menudo implican la combinación de una variedad de señales contextuales. Nuestros sentidos nos proporcionan la riqueza de conocimientos que necesitamos para tomar decisiones. Recogen ciertos detalles sobre nuestro entorno, como información visual y auditiva, que nuestro cerebro combina para construir una percepción holística. Esto se llama percepción multisensorial o multimodal.

Las células consideran su propio estado al tomar decisiones.

Las células individuales no son diferentes de los humanos en este aspecto. Constantemente están tomando decisiones críticas, como dividirse o no. Por lo tanto, investigadores de Universidad de Zúrich (UZH) extendió el concepto de percepción contextual y multimodal que se encuentra en los humanos a las células individuales. Sorprendentemente, los científicos han descubierto que las células individuales toman decisiones de forma mucho más autónoma de lo que se pensaba.

“La toma de decisiones adecuada por parte de las células individuales utiliza la percepción multimodal, lo que permite que las células integren señales externas, como factores de crecimiento, con información del interior de la célula, como el número de orgánulos celulares”, explica Lucas Pelkmans. Pelkmans es profesor en el Departamento de Ciencias Moleculares de la Vida en la UZH.

A veces, estas señales internas pueden anular los estímulos externos: por ejemplo, en los tumores, donde el estado real de algunas células anula el tratamiento con fármacos antiproliferativos, haciéndolas resistentes al tratamiento. “Esta resistencia a los medicamentos es un problema importante en la lucha contra el cáncer. La solución puede provenir de tener en cuenta las señales contextuales que experimentan las células individuales y, en última instancia, modificarlas”, dice Pelkmans.

Análisis simultáneo de decenas de proteínas en millones de células

Para probar si las células deciden en función de la percepción contextual y multimodal como lo hacen los humanos, los científicos tuvieron que medir simultáneamente la actividad de múltiples nodos de señalización, los sensores externos de las células, así como múltiples señales potenciales desde el interior de la célula, como el entorno local y el número de orgánulos celulares. Todo tenía que ser analizado en células individuales y en millones de células. “Para hacer esto, usamos ‘4i’, un método desarrollado en la UZH, que nos permite visualizar y cuantificar simultáneamente hasta 80 proteínas diferentes y modificaciones de proteínas en células individuales usando microscopía de fluorescencia”, dice Bernhard Kramer, el primer autor. de El estudio.

Los investigadores encontraron que la variabilidad en las actividades de los sensores individuales en las células está estrechamente relacionada con la variación en las señales internas. Por ejemplo, la abundancia de mitocondrias, las centrales eléctricas de las células, afecta fundamentalmente la forma en que una célula individual percibe un estímulo externo. Además, cada sensor integra diferentes señales desde el interior de la celda. Cuando los investigadores evaluaron una decisión importante de una sola célula, ya sea proliferar o permanecer inactiva durante un estímulo de crecimiento, encontraron que la elección de la célula estuvo influenciada por la percepción de múltiples sensores y fue modulada de manera predecible por señales del estado interno de la célula. .

Las células toman decisiones inteligentes

“Para cualquier decisión específica de una célula, todas las señales externas y las señales internas deben verse juntas. Por lo tanto, las células individuales pueden tomar decisiones apropiadas en función del contexto y, por lo tanto, son claramente más inteligentes de lo que se pensaba anteriormente”, dice Kramer, candidato a doctorado.

Referencia: “La percepción multimodal vincula el estado celular con la toma de decisiones en células individuales” por Bernhard A. Kramer, Jacobo Sarabia del Castillo y Lucas Pelkmans, 14 de julio de 2022, La ciencia.
DOI: 10.1126/ciencia.abf4062