Por primera vez, se observó mediante la secuenciación de células individuales, que la raíz de las plantas crece con un movimiento de “atornillamiento”, como un taladro que penetra en una pared. Tras el estudio, investigadores del cáncer estimaron que las células cancerosas también utilizan un movimiento similar para penetrar los tejidos sanos alrededor del tumor o para producir metástasis en varios órganos del cuerpo.
Se trata de un estudio realizado en la Universidad de Tel Aviv, en el que investigadores de la Escuela de Ciencias Vegetales de la Facultad de Ciencias de la Vida, que lleva el nombre de George S. Wise, se unieron a sus colegas de la Facultad de Medicina Sackler para estudiar el crecimiento de las raíces de las plantas. Los especialistas en plantas utilizaron un modelo computacional creado por investigadores del cáncer para analizar las células cancerosas y lo aplicaron a las células de las raíces de las plantas.
El estudio fue dirigido por el profesor Elon Shani, de la Escuela de Ciencias Vegetales y Seguridad Alimentaria de la Universidad de Tel Aviv, y el profesor Ilan Tzarfati, del Departamento de Microbiología Clínica e Inmunología de la misma institución académica, y se llevó a cabo en colaboración con investigadores de Estados Unidos, Austria y China. El artículo fue publicado recientemente en la revista Nature Communications.
Los investigadores del grupo del profesor Shani utilizaron una planta modelo llamada arabidopsis. Marcaron los núcleos de las células de la raíz usando una proteína fluorescente y monitorearon el proceso de crecimiento y el movimiento de las células en la punta de la raíz usando un microscopio poderoso: alrededor de mil células en cada imagen. Además, para examinar qué causa y controla el movimiento, se centraron en una hormona conocida como auxina, que regula el desarrollo en las plantas. Construyeron un sistema genético que permite la producción intermitente de la auxina (como un interruptor) en varias células seleccionadas, y luego monitorearon el efecto de encendido y apagado en las mil células en la raíz, en cuatro dimensiones: las tres dimensiones del espacio y la dimensión del tiempo. Después de cada encendido y apagado de la auxina, cada una de las mil células se grabó en video entre 6 y 24 horas, acumulando así una gran cantidad de material filmado.
A continuación, los investigadores utilizaron las herramientas computacionales que les proporcionó el profesor Tzarfati, desarrolladas en su laboratorio para monitorear el desarrollo de tumores cancerosos, y las usaron para analizar los archivos de imágenes obtenidos en el experimento. Por lo tanto, por primera vez, pudieron observar con sus propios ojos el movimiento de "atornillamiento" de la raíz, y lograron cuantificar y mapear con precisión unos 30 parámetros de crecimiento de la raíz en el tiempo y el espacio, incluida la aceleración, la longitud, los cambios en la estructura celular, la coordinación celular durante el crecimiento y la velocidad de movimiento de la raíz. Los hallazgos incluso les permitieron evaluar con precisión el movimiento y el efecto de la auxina en la raíz y cómo controla el proceso de crecimiento.
El profesor Shani dijo: "Las plantas nos plantean desafíos especiales a los investigadores. Por ejemplo, la mitad oculta, es decir, el sistema de raíces, está escondida en el suelo. Las herramientas computacionales desarrolladas para el estudio del cáncer nos permitieron por primera vez medir y cuantificar con precisión la cinética del crecimiento y exponer los mecanismos que lo controlan en la resolución de las células individuales. De esta manera, pudieron llevar a cabo un avance significativo en la investigación de las plantas, un área de suma importancia para la sociedad, tanto en el aspecto ambiental como en términos de promoción de la agricultura y la alimentación de la población".
El profesor Tzarfati manifestó: "Esta es una colaboración sinérgica que fortalece y enseña a ambas partes. En las plantas los procesos se llevan a cabo mucho más rápido, por lo que son un excelente modelo para nosotros. Gracias a los hallazgos del estudio en plantas, ahora estamos examinando la posibilidad de un movimiento de 'atornillamiento' similar en las células cancerosas y las metástasis durante su penetración en el tejido sano adyacente".
