Un nuevo enfoque matemático permite descifrar la “memoria” en la división celular
Un estudio publicado recientemente en la revista PRX Life, co-autorado por el investigador del IFLySiB Tomás Grigera, introduce el concepto de “entropía de herencia”, una herramienta basada en la física estadística que permite identificar cómo los factores epigenéticos regulan la división y el freno celular en las colonias de células madre.
El trabajo aborda un desafío fundamental en la intersección entre la física y la biología: cuantificar de qué manera las células transmiten información sobre su capacidad de proliferación a las siguientes generaciones. A través de este nuevo enfoque, el estudio demuestra que el destino y el ritmo de crecimiento de las ramas de un árbol de linaje celular no ocurren puramente al azar, sino que están guiados por una memoria hereditaria no genética (epigenética).
El artículo introduce la “entropía de herencia” como concepto para caracterizar la estructura de las células que entran en estado de inactividad dentro de un linaje. Esta entropía permite estimar de forma robusta si esta estructura proviene de algún mecanismo hereditario, sin hacer suposiciones ligadas a un modelo específico.
Al aplicar esta medición física sobre experimentos de alta definición en 32 colonias clonales de células madre estromales de médula ósea humana, el equipo de investigación descubrió que la entropía es significativamente menor a la que se esperaría en un escenario sin herencia. Esto evidencia la presencia de un patrón altamente organizado, una suerte de “cuenta regresiva” o interruptor biológico latente que las células madre heredan de sus ancestros y que determina en qué momento exacto sus descendientes dejarán de dividirse.
Más allá de responder a una pregunta clave de la biología del desarrollo sobre cómo las células toman decisiones colectivas que impactan en la heterogeneidad de las colonias, la metodología desarrollada ofrece un potencial de aplicación muy amplio. Al ser un algoritmo aplicable a cualquier árbol de linaje, este indicador matemático podría emplearse en el futuro para estudiar procesos patológicos complejos, como el rastreo de mutaciones específicas o los patrones hereditarios detrás de la resistencia a medicamentos en células tumorales.
El trabajo científico contó con la participación de un consorcio internacional de científicos y especialistas de diversas instituciones europeas y locales, consolidando líneas de investigación compartidas en física biológica y mecánica estadística.