Congelación defectuosa
Un par de células MIN6ADAM HIGGINS Y JENS KARLSSONLa criopreservación de células individuales (en su mayoría células germinales, como espermatozoides u óvulos) se puede lograr con relativamente poco daño a las muestras, pero la congelación de tejidos u órganos es significativamente más desafiante. Una de las razones de la dificultad es que las células conectadas son propensas a la formación de hielo intracelular (IIF), que suele ser letal. Se había propuesto que las uniones comunicantes entre las células de un tejido permitían que el IIF se propagara, pero ahora los investigadores muestran que en realidad son los defectos en las uniones estrechas los que permiten que el hielo penetre en las células de los tejidos. El trabajo se publica hoy en el Biophysical Journal.
El artículo «tiene implicaciones importantes en la explicación de la formación de hielo y la consiguiente lesión en los tejidos, un fenómeno poco conocido en criobiología y medicina regenerativa». investigación médica” John Bischof, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Minnesota, que no participó…
Para esta investigación, los coautores del estudio Jens Karlsson, profesor asociado de ingeniería mecánica en la Universidad de Villanova en Pensilvania, y Adam Higgins, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Química, Biológica y Ambiental de la Universidad Estatal de Oregón, utilizó células adherentes de insulinoma MIN6 de ratón, que se unen en pares. Utilizaron líneas celulares MIN6 con uniones comunicantes normales y aquellas que fueron tratadas con ARN antisentido para la proteína de uniones comunicantes conexina-36. Los investigadores grabaron videos de criomicroscopía de alta velocidad y los reprodujeron en cámara lenta para ver cómo se congelaban las células. Vieron que incluso en las células con niveles más bajos de conexina-36, IIF aún ocurría e incluso aumentaba. Si las uniones de hendidura estaban allí o no, no parecía afectar realmente si el hielo podía propagarse de una célula a otra, dijo Karlsson. Fue muy sorprendente.
Los investigadores observaron la formación de hielo por penetración de hielo paracelular (PIP) en el espacio entre las células. En la mayoría de los pares de células, PIP precedió a IIF, y el rango de temperatura en el que se produjo PIP apuntaba a la penetración de las aberturas en las uniones estrechas en las interfaces de las células. Por lo general, es difícil pasar entre las células porque las uniones estrechas que [unen las células] forman estas estructuras similares a costuras que [actúan como] barreras, dijo Karlsson. Descubrimos que el hielo que viene del exterior en realidad puede encontrar un camino a través de esas barreras y entrar en los espacios que hay entre las celdas, continuó. En última instancia, eso es lo que hace que la célula se congele. La implicación de las uniones estrechas también explica el aumento de IFI observado en las células tratadas con ARN antisentido, ya que estas células también son deficientes en la proteína de unión estrecha ocludina, y por tanto tienen una barrera defectuosa.
Es una papel importante, dijo el criobiólogo Peter Mazur, profesor de la Universidad de Tennessee, Knoxville, que no participó en el trabajo. Muchas células individuales se han crioconservado [sin daño], pero en realidad se han conservado muy pocos tejidos u órganos, explicó. Con este artículo, los autores han ilustrado la importancia de recordar que un tejido no son solo células ensambladas pegadas, continuó Mazur. En cambio, el tejido involucra interacciones complicadas entre las células individuales. Dijo que debido a que los autores congelaron las células en solución salina, sin usar ninguno de los agentes crioprotectores que se usan comúnmente para congelar células, será importante probar si los hallazgos de los artículos son aplicables a otras condiciones de crioconservación.
Nuestro objetivo es desarrollar modelos matemáticos que nos permitan predecir si el tejido se daña después de la congelación, dijo Karlsson. Esa es la razón por la que necesitamos entender qué causa el daño en detalle, agregó. En el futuro, Karlsson espera utilizar los modelos para desarrollar las mejores prácticas para el transporte y almacenamiento de productos médicos de ingeniería tisular.
A. Higgins y J. Karlsson, Efectos de la expresión de la proteína de unión intercelular en la formación de hielo intracelular en células de insulinoma de ratón, Biophysical Journal, doi:10.1016/j.bpj.2013.09.028, 2013.
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