Comunicación celular a través de los azúcares
Las células se comunican entre sí, tanto a corta como a larga distancia, a través de una combinación de señales eléctricas y químicas. Este tipo de comunicación es fundamental para la diferenciación, el crecimiento y la supervivencia de las células, así como para el crecimiento y el funcionamiento del organismo. Aunque siguen sin estar del todo claros los mecanismos exactos, se sabe que los oligosacáridos (moléculas de hidratos de carbono o azúcares constituidas por la unión de entre dos y nueve monosacáridos cíclicos) desempeñan un papel en la percepción direccional, que es la capacidad de una célula para determinar la dirección y la proximidad de un estímulo extracelular y para convertir dicha información en señales bioquímicas. La señalización se refiere, en éste caso, a la adherencia celular (o adhesión celular), es decir, a la capacidad que tienen las células de unirse a elementos de la matriz extracelular a través de moléculas de adhesión celular específicas. Este mecanismo podría ser útil, por ejemplo, para la regeneración guiada de tejidos o para el diseño de biosensores. Los socios del proyecto financiado por la Unión Europea FIND AND BIND se propusieron descubrir de qué manera los oligosacáridos median en los eventos de reconocimiento y modulan los procesos biológicos con el fin de desarrollar criterios biológicos para el diseño de dispositivos innovadores. Los glicosaminoglucuranos (GAG) de la matriz extracelular son una clase de oligosacáridos extracelulares que desempeñan un importante papel de apoyo a las células.La presencia en los GAG de grupos funcionales cargados negativamente afecta a su bioactividad. Durante la primera fase del proyecto, los científicos investigaron este efecto en modelos celulares bidimensionales (2D) consistentes en monocapas (o películas) autoensambladas (SAM) sobre las que cultivaron células madre mesenquimales (MSC) o condrocitos, que son las células del tejido conjuntivo responsables de producir y mantener la matriz del cartílago. Los científicos comprobaron además que la incorporación de grupos SO3H cargados negativamente a las SAM, es decir la sulfonación, afectaba a la morfología celular y la movilidad de las MSC tanto derivadas de tejido adiposo como de médula ósea en función de la concentración.Los resultados se ampliaron utilizando matrices de gel tridimensionales (3D) que representan mejor el medio extracelular. De este modo los miembros del consorcio comprobaron que la actividad de los condrocitos, medida en función de su propagación y proliferación, era significativamente mayor en el caso de sustratos de hidrogeles sulfatados. En otra línea del proyecto se evaluó el sensor desarrollado en una fase previa, un sensor biotinilado para microbalanzas de cristal de cuarzo con control de disipación (QCM-D), demostrando su fiabilidad para la medición y su estabilidad a largo plazo, de hasta ocho semanas, en condiciones de almacenamiento oscuro a temperaturas de entre dos y ocho grados centígrados. El dispositivo de detección se utilizó a continuación, en combinación con microscopía óptica, para medir en tiempo real los cambios reversibles de las propiedades viscoelásticas de fibroblastos unidos a la superficie celular que tienen el citoesqueleto alterado y evaluar el efecto de diferentes métodos de inmovilización. Por último, los científicos lograron desarrollar varios métodos para dar forma a los glicanos de manera que conserven su bioactividad. Los resultados de FIND AND BIND representan avances significativos en el esclarecimiento de la función de los oligosacáridos en las vías de señalización celular. El objetivo final del proyecto es descubrir herramientas de diagnóstico y terapéuticas eficaces y de bajo coste aplicables a la regeneración de huesos y otros tejidos, así como a implantes y trasplantes.
