Una recerca liderada per investigadors de l’Institut de Recerca Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL) i l’Institut de Biologia Molecular de Barcelona (IBMB) del CSIC ha aconseguit filmar com un embrió de pocs dies es defensa d’una potencial infecció per bacteris. El treball es publica aquesta setmana a la revista Cell Host and Microbe.
En concret, han pogut veure com embrions de peix zebra utilitzen unes cèl·lules presents a la seva superfície, conegudes com a cèl·lules epitelials, per ingerir i destruir els bacteris mitjançant un procés anomenat fagocitosi, similar al que realitzen els glòbuls blancs. De manera crucial, el treball va poder observar que aquesta capacitat d’eliminar bacteris també està present en embrions humans.
Utilitzant tècniques de microscòpia d’última generació, la investigació mostra com les cèl·lules capturen bacteris Escherichia coli i Staphylococcus aureus mitjançant petites protuberàncies de la seva membrana, en les quals està implicada la proteïna Actina, tal com es pot observar a les imatges següents. D’esquerra a dreta: un embrió de peix zebra amb bacteris de l’espècie Escherichia coli ingerits (les cèl·lules epitelials de l’embrió es veuen blaves i verdes; els bacteris, vermells i magenta); la superfície d’un embrió humà amb bacteris tipus Staphylococcus aureus ingerits (les cèl·lules epitelials de l’embrió es veuen blaves; els bacteris, magenta); un embrió humà en estadi de blastocist, és a dir, de 5-6 dies de desenvolupament (les cèl·lules epitelials a les quals s’atribueix la capacitat d’ingerir bacteris, en blau). “La nostra investigació demostra que, a l’inici del desenvolupament —abans de la implantació a l’úter i abans de la formació d’òrgans—, els embrions ja compten amb un sistema de defensa que els permet eliminar infeccions bacterianes”, apunta Esteban Hoijman, investigador de l’IDIBELL i de l’IBMB-CSIC, líder de la investigació. El primer autor de l’estudi és Joan Roncero-Carol, investigador predoctoral al Laboratori de Bioimatge de Cèl·lules Embrionàries de l’IDIBELL-CSIC.
Aquest procés, explica, funciona com un mecanisme de fagocitosi, activa gens d’immunitat en aquestes cèl·lules, elimina els bacteris de forma eficaç i contribueix al correcte desenvolupament embrionari en cas d’infecció.
“Aquest sistema podria representar l’origen de la immunitat. L’estudi ens revela la primera interacció entre el nou organisme en formació i el seu microentorn biològic”, afe
geix Hoijman, qui dirigeix el laboratori de Bioimatge de Cèl·lules Embrionàries de l’IDIBELL-CSIC.
La recerca ha comptat amb la participació d’investigadors del Centre de Regulació Genòmica (CRG) de Barcelona, de la Universitat Pompeu Fabra (UPF), de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), de la Universitat de Barcelona (UB), de l’Hospital Universitari Dexeus i d’ICREA.
Prevenir malformacions i millorar teràpies reproductives
A l’inici del desenvolupament, els embrions estan exposats a múltiples canvis en el seu entorn que poden representar una amenaça, ja que encara no han desenvolupat el sistema immune que els protegeix.
A l’úter, les infeccions tenen una alta incidència i estan associades a la infertilitat. No obstant això, fins ara es desconeixia com reacciona un embrió en trobar-se amb un bacteri. Aquest treball revela que les capacitats immunes d’un embrió comencen molt abans de l’existència dels glòbuls blancs, i “podria ajudar-nos en el futur a millorar la fertilitat, prevenir malformacions embrionàries i desenvolupar noves teràpies reproductives”, explica Esteban Hoijman.
En aquest sentit, la troballa també replanteja la necessitat, cada vegada més important, de conèixer amb més detall la població de bacteris que poden colonitzar l’úter, diferenciant les invasores (i possibles patògenes) de potencials bacteris residents que podrien tenir efectes beneficiosos per a la fisiologia reproductiva.
L’Institut d’Investigació Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL) és un centre de recerca creat el 2004 i especialitzat en càncer, neurociència, medicina translacional i medicina regenerativa. Compta amb un equip de més de 1.500 professionals que, des de 73 grups de recerca, publiquen més de 1.400 articles científics a l’any. L´IDIBELL està participat per l´Hospital Universitari de Bellvitge i l´Hospital de Viladecans de l´Institut Català de la Salut, l´Institut Català d´Oncologia, la Universitat de Barcelona i l´Ajuntament de L´Hospitalet de Llobregat.
IDIBELL és membre del Campus d´Excel·lència Internacional de la Universitat de Barcelona HUBc i forma part de la institució CERCA de la Generalitat de Catalunya. L’any 2009 es va convertir en un dels cinc primers centres de recerca espanyols acreditats com a institut de recerca sanitària per l’Institut de Salut Carlos III. A més, forma part del programa HR Excellence in Research de la Unió Europea i és membre d’EATRIS i REGIC. Des de l’any 2018, l’IDIBELL és un Centre Acreditat de la Fundació Científica AECC (FCAECC).