Un equipo de investigadores liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC) ha fabricado unos chips que ha introducido dentro de células vivas, concretamente en óvulos, para detectar los cambios mecánicos que se producen en las etapas tempranas del desarrollo.
El chip es un sensor minúsculo, mide apenas 22 por 10,5 micrometros y tiene un grosor de 25 nanometros, es decir, una longitud tres veces más pequeña que el diámetro de un cabello humano y un grosor tres veces menor que el del virus SARS-CoV-2.
Según la investigación publicada en la revista Nature Materials, el chip mide las fuerzas que se reorganizan en el interior del óvulo desde que se introduce el espermatozoide hasta que el embrión se divide en dos células.
El trabajo está liderado por José Antonio Plaza, investigador del CSIC en el IMB-CNM, donde dirige el Grupo de Micro y Nanoherramientas y los dispositivos han sido fabricados en la Sala Blanca del IMB-CNM.
Los científicos han inyectado el chip junto con un espermatozoide en el interior de un óvulo de ratón para estudiar las etapas tempranas de la fertilización, en una operación hecha en el Laboratorio de Embriología Molecular de Mamíferos de la Universidad de Bath.
Con el chip dentro, los científicos han podido medir las fuerzas que reorganizan el interior del óvulo, es decir, su citoplasma, desde que se introduce el espermatozoide hasta que se divide en dos células.
“Haciendo un símil con el baile, el embrión realiza una coreografía de movimientos durante su desarrollo y hemos visto que no sólo el movimiento es importante, sino también la intensidad del mismo”, ha comentado José Antonio Plaza, también explica que han podido ver con microscopio cómo el chip se dobla dentro de la célula.
También han observado que el efecto de la membrana del embrión, más rígida que su interior, es la responsable de que los pronúcleos (núcleos que transportan el material genético de la hembra y del macho) converjan en el centro del embrión para fusionarse.
Durante la fusión, no han detectado fuerzas, lo que podría explicarse, según los científicos, porque de esa forma se facilita la reorganización de los cromosomas. En cuanto a la división de la primera célula en dos, los científicos han visto cambios en la rigidez del citoplasma.
Los resultados del estudio se suman a una imagen emergente de la biología que sugiere que el material dentro de una célula viva no es estático, sino que cambia sus propiedades de una manera predeterminada a medida que la célula realiza su función o responde al medio ambiente.
El trabajo puede tener algún día implicaciones para nuestra comprensión de cómo las células envejecen o dejan de funcionar como deberían, que es lo que sucede en las enfermedades.
Referencia: Marta Duch, Núria Torras, Maki Asami, et al. «Tracking intracellular forces and mechanical property changes in mouse one-cell embryo development». Nature Materials. 25 May 2020.