Estallido de movimiento celular rápido en modelo tumoral 3D podría explicar la metástasis del cáncer
Modelo tumoral utilizando grupos de células cancerosas (sus núcleos están marcados en rojo) en una matriz 3D blanda de colágeno. La presión hace que las células cancerosas estallen rápidamente en la matriz blanda circundante. Crédito: Dra. Swetha Raghuraman
Los procesos biológicos, como la cicatrización de heridas y la invasión de células cancerosas, dependen del movimiento colectivo y coordinado de las células vivas. Un aspecto poco conocido que influye en estos procesos son las diferencias de presión dentro y entre las diferentes partes del cuerpo. Investigadores de la Universidad de Gttingen y la Universidad de Mnster diseñaron sistemas tumorales modelo utilizando células de cáncer de cuello uterino en matrices de colágeno para investigar si las diferencias de presión pueden empujar las células cancerosas hacia su entorno. Al incrustar los tumores modelo en una matriz blanda, un aumento de la presión condujo a un estallido repentino de movimiento celular rápido y coordinado que salió disparado del tumor. Sus resultados fueron publicados en Advanced Science.
Los investigadores diseñaron su sistema modelo utilizando grupos de células de cáncer de cuello uterino en tejidos 3D simples que podían controlar, lo que les permitió estudiar sistemáticamente el comportamiento de las células en diferentes presiones y entornos. Por lo general, las células individuales ejercen fuerzas sobre su entorno para moverse, y el movimiento colectivo está coordinado por fuerzas de célula a célula porque se pegan y se agrupan. Sin embargo, este nuevo modelo permitió a los investigadores medir otros mecanismos que fomentan el movimiento celular, como las diferencias de presión entre diferentes regiones del cuerpo.
Modelo tumoral que usa grupos de células cancerosas (sus núcleos están marcados en rojo) en una matriz 3D suave de colágeno que muestra cómo la presión hace que las células cancerosas estallen rápidamente en bolsas en la matriz blanda circundante. Crédito: Dra. Swetha Raghuraman
Usando técnicas de imágenes que permitieron a los científicos seguir la deformación del tumor incluso al nivel de una sola célula, los investigadores descubrieron que el aumento de la presión en una matriz blanda impulsaba el movimiento celular coordinado independientemente de la relación célula-a- pegajosidad de las células al desencadenar la inflamación de las células. Ocho horas después de que los grupos 3D de células de cáncer de cuello uterino se incrustaran en matrices blandas de colágeno, estallaron en un flujo repentino y rápido de células cancerosas. Este mecanismo de empuje similar a un fluido exhibe altas velocidades de celda y un movimiento repentino de superdifusión como el agua que sale de una manguera cuando presionas el pulgar sobre la parte superior. De hecho, la explosión rápida pareció matar alrededor del 80% de las células, pero sorprendentemente las células restantes lograron incrustarse en el mismo entorno durante los siguientes cuatro días y se multiplicaron. «Esto significa que después de la explosión inicial, las células vivas restantes aún podrían dividirse sustancialmente y migrar. Es importante destacar que, cuando esto sucede en el cuerpo de una persona, puede resultar extremadamente peligroso, a menudo superando a los tratamientos actuales contra el cáncer», explica el profesor Timo Betz, Instituto de Biofísica, Universidad de Göttingen.
Los modelos tumorales incrustados en un colágeno más rígido no se comportaron de la misma manera. De hecho, incluso después de siete días, hubo una ausencia total de estallidos, lo que demuestra que la diferencia de presión en el tejido fue la parte importante del efecto. La única forma en que los investigadores pudieron desencadenar el «estallido celular» en el colágeno más rígido fue mediante la introducción de puntos débiles en regiones específicas.
La única forma en que los investigadores pudieron desencadenar un estallido rápido del movimiento de las células cancerosas en una matriz de colágeno rígida fue para introducir puntos débiles en el material 3D circundante. Los núcleos de las células cancerosas se muestran aquí en rojo y los puntos más débiles se pueden ver aquí como tres agujeros más oscuros. Crédito: Dra. Swetha Raghuraman
En este fenómeno recientemente observado, la inflamación de las células en grupos aumentó la presión intrínseca que empujó a las células cancerosas hacia las regiones menos resistentes de la matriz. «Tales efectos impulsados por la presión pueden brindar a los tumores primarios en el cuerpo una ventaja excepcional: les permite romper la primera barrera de la membrana y les da la oportunidad de diseminarse a otras partes del cuerpo o hacer metástasis», dice Betz. Agrega que «esto proporciona nueva evidencia de que los efectos impulsados por la presión deben considerarse para ayudarnos a comprender mejor las fuerzas mecánicas involucradas en el movimiento de células y tejidos, así como la invasión de células cancerosas. Comprender este movimiento de masa celular es fundamental para describir y tratar el cáncer y enfermedades similares».
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Los investigadores descubren cómo las células de los tumores permanecen inactivas durante años antes de que se produzca la metástasis Más información: Swetha Raghuraman et al, Pressure Drives Rapid BurstLike Coordinated Cellular Motion from 3D Cancer Aggregates, Advanced Ciencia (2022). DOI: 10.1002/advs.202104808 Información de la revista: Advanced Science
Proporcionado por la Universidad de Gttingen Cita: La ráfaga de movimiento celular rápido en un modelo tumoral 3D podría explicar la metástasis del cáncer (2022, 16 de marzo) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-rapid-cell-motion-3d-tumor.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.