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La biología de la señalización vascular

La capacidad para formar nuevos vasos sanguíneos tiene una gran importancia tanto para el crecimiento normal de los tejidos durante los procesos de desarrollo y reparación tisular como para el mantenimiento del cáncer. Cada vez es más evidente el papel que desempeñan los procesos de desarrollo vascular (es decir, la angiogénesis) en diferentes enfermedades, por lo que es necesario disponer de una mejor comprensión de los mecanismos moleculares que rigen este proceso.

Investigación fundamental
Salud

En los mamíferos, las células endoteliales vasculares recubren los vasos sanguíneos y emplean receptores de membrana como el receptor del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) para funcionar correctamente. El receptor VEGF se une a su ligando específico para regular el desarrollo de los vasos sanguíneos, la formación de nuevos vasos sanguíneos y la reparación vascular. La pérdida de homeostasis en el sistema vascular se ha relacionado con enfermedades oculares e inflamatorias, la cardiopatía cardíaca, la neurodegeneración y otras patologías. Dada la importancia del eje VEGF-receptor VEGF, los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea VEGFR se propusieron estudiar la biología del receptor VEGF y el mecanismo de la interacción receptor-ligando. Para tal fin, diseñaron nuevos modelos matemáticos estocásticos de la unión del receptor VEGF con su ligando, así como de la pérdida de la estructura dimérica, la internalización, la señalización, el transporte y la degradación del receptor y la subsecuente regulación del destino de las células endoteliales. El equipo de VEGFR desarrolló versiones estocásticas de modelos deterministas previamente publicados que tienen en cuenta las especies bioquímicas, sus relaciones de interacción y los compartimentos celulares que estos pueden ocupar. Además, se empleó una plataforma computacional para la modelización matemática y la simulación por ordenador de las diferentes redes bioquímicas. Los modelos estocásticos demostraron ser lo suficientemente complejos para describir los procesos bioquímicos y celulares implicados. Sin embargo, el tiempo de procesamiento de estos modelos resultó ser un serio escollo, ya que requerían una gran capacidad de computación para generar predicciones útiles. Para hacer frente a este obstáculo, los investigadores desarrollaron una plataforma experimental basada en una técnica de imagen de fluorescencia de células vivas destinada a estudiar las dinámicas de la señalización celular tras la estimulación del receptor VEGF por su ligando. Las células fueron colocaron en una cámara de incubación y el VEGF fue inoculado empleando un dispositivo microfluídico. En conjunto, estos experimentos proporcionaron información relevante sobre las dinámicas de la señalización celular tras la estimulación con factores de crecimiento. La plataforma desarrollada puede emplearse no solo para mejorar la compresión de los mecanismos moleculares que subyacen a la angiogénesis, sino también para estudiar cambios bioquímicos inducidos por fármacos antiangiogénicos para combatir el cáncer. Contrariamente a las grandes expectativas en torno al uso de los fármacos antiangiogénicos, estos no han arrojado los resultados esperados, señalando la necesidad de emprender estudios adicionales en aras de comprender su mecanismo de acción.

Palabras clave

Sistema vascular, cáncer, VEGF, VEGFR, angiogénesis

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