{"id":4689,"date":"2019-02-07T18:14:52","date_gmt":"2019-02-07T17:14:52","guid":{"rendered":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/?p=4689"},"modified":"2023-10-23T00:15:53","modified_gmt":"2023-10-22T22:15:53","slug":"vikas-trivedi-embl-volem-entendre-com-les-cel%c2%b7lules-formen-un-embrio-construint-lo-nosaltres-mateixos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/ca\/vikas-trivedi-embl-volem-entendre-com-les-cel%c2%b7lules-formen-un-embrio-construint-lo-nosaltres-mateixos\/","title":{"rendered":"\u201cVolem construir un embri\u00f3 per a entendre’l\u201d"},"content":{"rendered":"

Vikas Trivedi<\/strong>, cap de grup a la seu m\u00e9s nova d’EMBL, a Barcelona, va comen\u00e7ar com a\u00a0enginyer<\/strong> a l’Institut de Tecnologia Kanpur a la \u00cdndia. Es va canviar al camp de la bioimatge<\/strong> durant el seu doctorat al laboratori de Scott Fraser<\/a> a Caltech, Pasadena, EUA. \u201cVaig desenvolupar eines d\u2019imatge i processament d\u2019imatge per intentar entendre el desenvolupament del cor en peix zebra. Per\u00f2 el laboratori era tan interdisciplinari i col\u00b7laboratiu que vaig acabar treballant amb d’altres organismes models i altres problemes\u201d. M\u00e9s tard, es va traslladar a Cambridge, Regne Unit, per fer el seu postdoc, i nom\u00e9s un any i mig despr\u00e9s, a finals del 2018 es va unir al Parc de Recerca Biom\u00e8dica de Barcelona (PRBB)<\/a>\u00a0com a cap de grup al Laboratori Europeu de Biologia Molecular \u2013 Barcelona (EMBL)<\/a>.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

De l\u2019enginyeria a la biof\u00edsica<\/strong><\/p>\n

Trivedi est\u00e0 intentant entendre com s\u2019auto-organitzen les c\u00e8l\u00b7lules des d\u2019un punt de v\u00edsta f\u00edsic. \u201cEn un embri\u00f3 hi ha molts factors externs que afecten al seu desenvolupament, per exemple aquells subministrats per la mare o pels teixits extra-embrionaris, com podria ser el sac vitel\u00b7l\u00ed. Per\u00f2 jo estic interessat en la capacitat inherent de les c\u00e8l\u00b7lules embrion\u00e0ries<\/strong>: si estan fora de l\u2019embri\u00f3, encara poden promoure aquest desenvolupament?\u201d, es pregunta.<\/p>\n

Quan va arribar al laboratori de l\u2019Alfonso Martinez Arias<\/a> a Cambridge<\/strong>, va descobrir els gastruloides<\/em> de ratol\u00ed<\/strong>. Aquests s\u00f3n un tipus d\u2019organoides (150-200 microns de di\u00e0metre) generats a partir de centenars de c\u00e8l\u00b7lules mare embrion\u00e0ries (ESCs) de ratol\u00ed que s\u2019agreguen per formar una esfera. Sorprenentment, aquesta esfera sol allargar-se i desenvolupa els tres eixos del cos que recorden a l\u2019embri\u00f3 de ratol\u00ed real.<\/p>\n

\n

\u00abEstem intentant entendre com s\u2019auto-organitzen les c\u00e8l\u00b7lules des d\u2019un punt de v\u00edsta f\u00edsic utilitzant organoides\u00bb
Vikas Trivedi<\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n

\u201cCom que havia treballat amb peix zebra<\/a> durant el meu doctorat, em vaig preguntar si aquesta capacitat dels gastruloids de generar un eix sense tenir els senyals que sabem que habitualment estan presents en un embri\u00f3, era nom\u00e9s una capacitat dels mam\u00edfers. Treballant junts amb un estudiant de m\u00e0ster amb molt de talent, Andrea Attardi, del laboratori de Ben Steventon<\/a>, vam comen\u00e7ar a cultivar c\u00e8l\u00b7lules d\u2019embrions de peix zebra<\/strong> molt temprans i a deixar-les desenvolupar posant-les juntes<\/strong>. I en efecte, creaven un eix<\/strong>\u201d, diu Trivedi. \u201cA m\u00e9s a m\u00e9s, si els fas cr\u00e9ixer suficientment, aquests agregats fins i tot creen una estructura que batega<\/strong> i que, casualment, no est\u00e0 en una posici\u00f3 a l\u2019atzar sin\u00f3 que sempre est\u00e0 al cant\u00f3 oposat de la cua. Vam anomenar-los pescoids<\/em><\/strong>, l\u2019equilavent del gastruloid per\u00f2 de peix. Mirant aquests sistemes vam pensar que potser les c\u00e8l\u00b7lules estan intentant fer un embri\u00f3 polaritzat totes soles, tot i que no se\u2019n surten del tot perqu\u00e8 els hi falta l\u2019ambient instructiu i les senyals requerides de la mare\u201d.<\/p>\n

\n

Quan c\u00e8l\u00b7lules embrion\u00e0ries de ratol\u00ed, o de peix zebra, es treuen de l’embri\u00f3 i es posen juntes, intenten crear un embri\u00f3 polaritzat.<\/p>\n<\/blockquote>\n

El que el seu laboratori vol entendre ara \u00e9s la f\u00edsica que hi ha darrere d\u2019aquest proc\u00e9s. En particular, fa \u00e8mfasi a dues preguntes principals: com trenquen les c\u00e8l\u00b7lules la simetria de l’esfera inicial? I, com s\u2019organitzen les c\u00e8l\u00b7lules despr\u00e9s per desenvolupar els eixos del cos?<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

Un punt de vista evolutiu<\/strong><\/p>\n

Si mirem els embrions de ratol\u00ed i peix zebra, semblen molt diferents en q\u00fcesti\u00f3 de formes i geometria en general. Tot i aix\u00ed, els gastruloids i els pescoids<\/strong> (els organoides embri\u00f2nics assemblats fora del seu ambient natiu) s\u2019assemblen els uns als altres<\/strong> tant al principi del seu desenvolupament, quan s\u00f3n nom\u00e9s una bola feta de c\u00e8l\u00b7lules, fins quan s\u2019estan allargant. Aix\u00f2 ha fet que Trivedi es pregunti si el que veu que passa a fora de l\u2019embri\u00f3 \u00e9s de fet el \u201cprograma de desenvolupament nu\u201d, que mai podem observar en un embri\u00f3 real degut a totes les altres influ\u00e8ncies que existeixen.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

\"organoids
Les c\u00e8l\u00b7lules embrion\u00e0ries, quan s’extreuen del seu context i es deixa que s’autoorganitzin en 3D, amb senyals distribu\u00efdes de forma homog\u00e8nia, poden generar eixos corporals d’una manera independent de l’esp\u00e8cie. Figura del laboratori Trivedi.<\/figcaption><\/figure>\n

\u201cPensem que el que estem observant podria ser un mode molt fonamental de desenvolupament<\/strong>, i depenent de les pressions evolutives<\/strong> que hagi tingut les diferents esp\u00e8cies, han anat construint en base a aquest programa<\/strong> de desenvolupament inicial\u201d explica. Si aix\u00f2 \u00e9s correcte, l\u2019evoluci\u00f3 hauria fet servir aquest programa fonamental de desenvolupament per construir plans corporals en diferents organismes. Per tant, Trivedi es pregunta, podriem entendre suficientment b\u00e9 aquest proc\u00e9s de patr\u00f3 b\u00e0sic? Podriem fer que les c\u00e8l\u00b7lules formin una morfologia embri\u00f2nica similar a la del ratol\u00ed o el peix, depenent de les condicions en qu\u00e8 les posem?<\/p>\n

\n

\u00abCreiem que el que observem en els embrions artificials podria ser el programa de desenvolupament b\u00e0sic, per defecte\u00bb<\/p>\n<\/blockquote>\n

Els avantatges dels organoides<\/strong><\/p>\n

Un embri\u00f3 de ratol\u00ed \u00e9s molt petit comparat amb un embri\u00f3 de peix o pollet. Per\u00f2 fan servir les mateixes xarxes gen\u00e8tiques per determinar la formaci\u00f3 de l\u2019eix. Aix\u00f2 se sap des de fa temps. Trivedi est\u00e0 intentant anar m\u00e9s enll\u00e0 dels gens i la biologia, a la f\u00edsica, observant els factors mec\u00e0nics que actuen durant la morfog\u00e8nesi<\/strong>. Com que estan generant aquests organoides embri\u00f2nics al laboratori<\/strong>, poden fer-los \u201ca la carta\u201d<\/strong>. Per exemple, enlloc de les 300 c\u00e8l\u00b7lules que es fan servir normalment, poden crear un organoide embri\u00f2nic amb 30 c\u00e8l\u00b7lules i un amb 3000 i mirar qu\u00e8 passa, com s\u2019escala l\u2019expressi\u00f3 gen\u00e8tica. Aquests experiments no es poden fer amb un embri\u00f3. Aquesta \u00e9s precisament la ra\u00f3 per utilitzar un sistema artificial; que pot estar controlat, ajudant a entendre com es forma<\/strong> – i potser tamb\u00e9 qu\u00e8 pot anar malament. \u201cEls defectes del desenvolupament<\/strong> s\u00f3n molt dif\u00edcils d\u2019estudiar in vivo<\/em>, perqu\u00e8 molts mutants s\u00f3n letals\u00bb, explica Trivedi. El sistema artificial que est\u00e0 creant \u00e9s prometedor per a superar aquesta dificultat.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

Quan el frac\u00e0s \u00e9s l\u2019\u00e8xit<\/strong><\/p>\n

Aquestes estructures artificials amb les que treballa el grup mai acaben sobrevisquent (els gastruloids creixen durant 6 dies, i els pescoids un dia \u2013 el peix es desenvolupa m\u00e9s r\u00e0pid). Per\u00f2 aix\u00f2 no \u00e9s un problema per Trivedi; fins i tot al contrari. \u201cEl frac\u00e0s \u00e9s important per nosaltres. De fet, volem\u00a0que els gastruloids i els pescoids fallin en el seu intent de generar embrions;<\/strong>\u00a0aix\u00ed podem entendre com rescatar-los, enginyant maneres de fer-los millor i entendre qu\u00e8 est\u00e0 fent un embri\u00f3 real\u201d.<\/p>\n

\n

Un sistema artificial pot ser controlat i estudiat en m\u00e9s detall; i si no aconsegueix desenvolupar-se, podem intentar entendre perqu\u00e8.<\/p>\n<\/blockquote>\n

Per tal de fer aquesta feina, i degut al seu bagatge en enginyeria, el laboratori<\/strong> que lidera Trivedi \u00e9s molt interdisciplinari<\/strong>. Krisztina Arato s\u2019hi va unir l\u2019any passat com a investigadora senior provinent d’un altre dels centres del PRBB, el Centre de Regulaci\u00f3 Gen\u00f2mica (CRG)<\/a>, on havia fet el seu doctorat. Kerim Anlas \u00e9s el membre m\u00e9s jove i el primer estudiant de doctorat del grup. Tots dos venen amb uns bagatges molt potents en bioqu\u00edmica, biologia molecular i imatge<\/strong>. El laboratori tamb\u00e9 te un fort inter\u00e8s en crear noves eines i t\u00e8cniques<\/strong>; microscopis, processament d\u2019imatges, modelatge in silico<\/em> i marcatge quantitatiu en moltes mostres simult\u00e0nies. A causa del l\u2019ample rang de metodologies que volen utilitzar i implementar, el grup, que encara \u00e9s jove, ha de ser molt multidisciplinari, i Trivedi vol portar gent amb diferents bagatges que es puguin entendre entre ells.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

\u201cPer\u00f2 la meva primera prioritat<\/strong>, en realitat, \u00e9s crear un grup molt feli\u00e7<\/strong>\u201d, diu Trivedi conven\u00e7ut. \u201cSi la gent est\u00e0 feli\u00e7, poden passar moltes coses, encara que requereixin una mica de formaci\u00f3. Estic parlant des de l\u2019experi\u00e8ncia; durant el meu doctorat i postdoc em vaig canviar a camps desconeguts per a mi i vaig rebre molta ajuda. Vaig con\u00e8ixer cient\u00edfics excel\u00b7lents<\/strong> i gent molt amable que van ser generosos amb el seu temps i energia per ensenyar-me i col\u00b7laborar sense ser territorials<\/strong>.\u00a0 Tenir un ambient de suport on la gent est\u00e0\u00a0 disposada a recolzar una generaci\u00f3 m\u00e9s jove \u00e9s un privilegi; he gaudit d\u2019aquest privilegi, i m\u2019agradaria que el meu laboratori fos un d\u2019aquests llocs\u201d, conclou.<\/p>\n

\n

\u00abM\u2019agradaria que al meu laboratori hi hagu\u00e9s un ambient de suport, on la gent est\u00e0 disposada a recolzar una generaci\u00f3 m\u00e9s jove\u00bb<\/p>\n<\/blockquote>\n\n