Publicado 10/03/2021 07:13CET

Descubren una característica clave que permite que se genere metástasis

Archivo - Metástasis cáncer de ovario
Archivo - Metástasis cáncer de ovario - IDIBELL-ICO - Archivo

   MADRID, 10 Mar. (EUROPA PRESS) -

   Bioingenieros de la Universidad de California en San Diego y la Universidad Estatal de San Diego, en Estados Unidos, han descubierto una característica clave que permite que las células cancerosas se separen del comportamiento celular típico y migren del tejido más rígido en un tumor, arrojando luz sobre el proceso de metástasis y ofreciendo posibles nuevas objetivos para las terapias contra el cáncer, según publican en la revista 'Cell Reports'.

   Está bien documentado que las células suelen migrar desde el tejido más blando hacia regiones más rígidas dentro de la matriz extracelular, un proceso llamado durotaxis. Las células cancerosas metastásicas son la rara excepción a esta regla, ya que se alejan del tejido tumoral más rígido hacia el tejido más blando y propagan el cáncer a medida que migran. Hasta ahora o se ha entendido bien qué permite que estas células muestren este comportamiento atípico, llamado adurotaxis, y se alejen del tumor más rígido.

   Basándose en investigaciones anteriores dirigidas por bioingenieros en el laboratorio del profesor Adam Engler, en la UC San Diego, que encontró que las células débilmente adherentes, o menos pegajosas, migraron e invadieron otros tejidos más que las células fuertemente adherentes, el equipo ahora ha demostrado que la contractilidad de estas células débilmente adherentes células es lo que les permite moverse a tejidos menos rígidos.

   Al reducir químicamente la contractilidad de las células débilmente adherentes, se vuelven durotácticas y migran hacia un tejido más rígido; el aumento de la contractilidad de las células fuertemente adherentes las hace migrar por el gradiente de rigidez.

   "La conclusión principal aquí es que las células menos adherentes y más contráctiles son las que no exhiben un comportamiento durotáctico típico --resume Benjamin Yeoman, estudiante de doctorado en bioingeniería en el programa conjunto de la UC San Diego y la SDSU, y primer autor de el estudio--. Pero más allá de eso, vemos esto en varios tipos diferentes de cáncer, lo que abre la posibilidad de que tal vez exista esta similitud entre los diferentes tipos de carcinomas que potencialmente podrían ser un objetivo para un tratamiento más universal".

   Para descubrir qué permite este comportamiento atípico, Yeoman utilizó por primera vez modelos computacionales desarrollados en el laboratorio del bioingeniero Parag Katira, en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la SDSU, para tratar de identificar qué era diferente en las células que podían moverse contra el gradiente de rigidez.

   Los modelos mostraron que cambiar la fuerza contráctil de una célula podría modular la fuerza de adhesión de la célula en un entorno de cierta rigidez, lo que cambiaría su capacidad para ser durotáctica. Para confirmar los resultados computacionales, Yeoman utilizó un dispositivo de cámara de flujo de microfluidos diseñado para investigaciones previas sobre adherencia celular en el laboratorio de Engler, para experimentar con la contractilidad de células cancerosas reales de líneas celulares de cáncer de mama, cáncer de próstata y cáncer de pulmón.

   "Funcionó perfectamente --recurda Katira, coautor correspondiente del artículo--. Fue realmente una colaboración ideal, donde tienes resultados experimentales que muestran que algo es diferente, luego tienes un modelo computacional que lo predice y explica por qué algo está sucediendo, y después vuelves y haces experimentos para probar si eso está sucediendo. Todos estos bloques encajaron en su lugar para traer este resultado interesante", asegura.

   El dispositivo de cámara de flujo de placas paralelas utilizado para probar la teoría computacional fue diseñado por ingenieros en el laboratorio de Engler que estudiaban el efecto de la adherencia sobre la metástasis celular y la recurrencia del cáncer, y se describió por primera vez en Cancer Research en febrero de 2020.

   Usando este dispositivo pendiente de patente, los investigadores ahora aislaron las células basándose en la fuerza de adhesión, y las sembraron sobre hidrogeles fotoconfigurados con perfiles alternos blandos y rígidos.

   Los investigadores utilizaron microscopía de video de lapso de tiempo para observar cómo se movían las células, y encontraron que las células fuertemente adherentes durarían, moviéndose a secciones más rígidas, mientras que las células débilmente adherentes migrarían a tejidos más blandos.

   Tras investigar varios mecanismos potenciales dentro de la célula que permiten este comportamiento, el equipo se centró en la contractilidad como marcador clave de su capacidad de adurotaxis. Modulando el número de motores de miosina activos dentro de la célula -un marcador de la capacidad contráctil- consiguieron que las células previamente duro-tácticas se alejaran del tejido más rígido, y que las células previamente aduro-tácticas y poco adherentes migraran hacia arriba en el gradiente de rigidez.

   Los investigadores esperan que este trabajo y el mayor desarrollo del dispositivo de clasificación de células microfluídicas permitan una mejor evaluación del pronóstico de la enfermedad en el futuro. Su objetivo final es poder usar la cámara de flujo de placas paralelas como una forma de medir el potencial metastásico de las células de un paciente y usarlo como un predictor de la recurrencia del cáncer para impulsar tratamientos y resultados más efectivos.

   "Comprender los mecanismos que gobiernan la invasión de muchos tipos diferentes de tumores nos permite utilizar mejor este dispositivo para clasificar y contar las células con adhesión débil y su porcentaje en un tumor, lo que puede correlacionarse con malos resultados en los pacientes", apostilla Adam Engler, profesor de bioingeniería en la UC San Diego y coautor correspondiente del artículo.

   Los investigadores advierten de que este descubrimiento no impide que otros mecanismos desempeñen un papel en la metástasis de las células. Sin embargo, sí destaca el importante papel que desempeñan la adherencia y la contractilidad, que debe estudiarse más a fondo.

   "El punto no es decir que nada más puede alejar a las células de un tumor --precisa Katira--. Podría haber otros impulsores de la metástasis, pero este es claramente un mecanismo importante, y el hecho de que las células puedan hacer esto en las células cancerosas de pulmón, mama y páncreas nos dice que esto es generalizable".

   En el futuro, los ingenieros planean estudiar otros parámetros que pueden contribuir a la adurotaxis; investigar el efecto de diferentes tipos de entornos tumorales sobre la capacidad de una célula para adurotaxis; y pasar de la escala de células individuales a la escala de población, para ver cómo funcionan la adhesión y la contractilidad y cómo pueden modularse cuando hay una población mixta de células con propiedades mecánicas únicas.

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