Célula de deformación-endurecimiento impulsa la ruptura celular de esferoides incrustados

Área de la Ciencia:

• Biofísica
• Mecánica Celular
• Biología Computacional

Sus antecedentes:

• La fuga celular de los esferoides es crucial para comprender el desarrollo de tejidos y las enfermedades.
• Los modelos existentes carecen de un marco mecánico detallado que vincule las tensiones intracelulares, intercelulares y de la matriz extracelular (ECM) celular.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un marco mecánico 3D para cuantificar el estrés a nivel celular dentro de los esferoides.
• Investigar la relación entre la mecánica celular, las propiedades del esferoide y los modos de invasión.

Principales métodos:

• Acoplamiento de un modelo de vértice 3D de esferoides con una red de ECM fibrosa.
• Derivación de un tensor de tensiones de Cauchy 3D para células poliédricas deformables.
• Introducción de un modelo de vértice 3D extendido con resortes de adhesión celular sintonizables.

Principales resultados:

• Desarrollamos un marco para la cuantificación directa del estrés a nivel celular en 3D.
• Los esferoides sólidos muestran distribuciones de estrés más amplias; los esferoides fluidos exhiben tensiones más bajas y desorganizadas.
• Demostramos el endurecimiento por deformación de células individuales, donde la elongación aumenta de forma no lineal el estrés cortante.
• Identificamos las condiciones mecánicas para la ruptura de células individuales (endurecimiento por deformación + adhesión reducida) y la corriente de células múltiples (adhesión anisotrópica).

Conclusiones:

• La anisotropía de la forma celular no es un indicador fiable del estado mecánico.
• El endurecimiento por deformación a nivel de célula única puede impulsar la remodelación de la matriz y la invasión.
• Vías mecánicas distintas que involucran la deformación celular, la amplificación del estrés y la adhesión rigen los modos de invasión de los esferoides.