Científicos españoles logran introducir chips en células vivas y modificar su comportamiento

«Hasta ahora, tanto el tratamiento de enfermedades como el estudio del funcionamiento de las células se ha apoyado en la bioquímica», explica a ABC José Antonio Plaza , investigador del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC) y coordinador del proyecto. «Pero en las últimas décadas se ha demostrado que la mecánica, es decir, interferir físicamente en las células para cambiar sus funciones, puede ser igual de útil». Simplificando, que influir en el 'ambiente' de la célula a través de 'barreras', como estos chips, puede ser un nuevo camino a explorar.

Es por ello que el equipo de Plaza, junto con el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC) y con participación del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología de la Universitat de Barcelona (IN2UB), han creado estos chips de silicio en la puntera Sala Blanca de Micro y Nanofabricación del IMB-CNM-CSIC . «Aquí los fabricamos y los almacenamos en una solución que después enviamos al CIB, donde cultivan las células para después mezclarlos con dicha solución», explica por su parte María Isabel Arjona , investigadora del equipo de Plaza. «Tienen tanta afinidad por el silicio que lo internalizan, y esto influye en los procesos de división celular».

En los cultivos de laboratorio, las células son planas. Sin embargo, cuando una célula se divide (y da origen a dos nuevas células 'hijas', algo así como la forma de 'reproducción' celular) se transforma en una especie de esfera. Pero estos chips, que son 'tragados' al principio del proceso, suponen una barrera que no las permite dividirse. «Nos dimos cuenta de que dependiendo del tipo de diseño del chip y de su tamaño, ocurren unas cosas u otras: por ejemplo, si los chips son más pequeños que la célula, estas tienden a apartarlos hacia una zona que no les impida su división; en cambio, si son tan grandes como ella, influye en el huso acromático de las células, que es la estructura que las permite dividirse».

También probaron diferentes diseños: observaron que los chips con forma de estrella son más fácilmente asimilados por las células, en comparación con chips en forma de disco , que son 'tragados' por estas con mayor dificultad. «Sin embargo, con los discos la totalidad de las células mueren, lo que podría ser interesante para futuros tratamientos médicos en los que se quiera eliminar una población celular específica». Aunque, según reconocen los autores, los tratamientos en base a esta nueva técnica «aún son demasiado futuristas», sí podremos ver próximas aplicaciones para entender la mecánica que rige el interior de las células, ya que se puede medir cómo se 'doblan' estos chips durante diferentes procesos celulares e interpretar las fuerzas que se desarrollan en su interior.

Con esta investigación se demuestra cómo objetos físicos interfieren mecánicamente en el ciclo celular y lo alteran. «Impedir la división celular o retardarla gracias a un obstáculo mecánico puede ocasionar la muerte celular y ser clave en futuros tratamientos en medicina. Nuestra investigación demuestra que estas herramientas podrían constituir un punto de partida novedoso para el estudio de distintas enfermedades, como el cáncer», dice Teresa Suárez , investigadora del CIB-Margarita Salas.

Por el momento, el equipo ha trabajado con células HeLa, de cáncer cérvico-uterino (el linaje celular más antiguo y utilizado con más frecuencia en investigación), si bien también se probó con células de mama, fibroblastos humanos y fibroblastos de ratón. «A pesar de que el diseño estaba optimizado para las células tipo HeLa, también funcionó para los otros dos», indica Arjona. «Los dispositivos se pueden diseñar con formas y dimensiones controladas a la escala de las micras y los nanómetros», puntualiza Plaza.

Este estudio se fijó solo en 24 horas de vida las células: desde que se crean hasta que se dividen. El siguiente paso, según explica Plaza, será observar qué ocurre con las células que, pese a los chips, consiguen reproducirse: «Sospechamos que las células que consiguen dividirse tendrán algún tipo de problema, pero para eso hace falta más investigación». También, de forma paralela, el equipo está pensando en contactar con instituciones o empresas que les permitan desarrollar, por ejemplo, cremas con estos chips. «Podrían ser utilizados sobre la piel, pero de momento todo esto es ciencia básica; las aplicaciones aún tardarán».