Las células cancerosas se ablandan a medida que hacen metástasis, sugiere un estudio
Las células tumorales circulantes (en verde y azul) se vuelven más blandas a medida que escapan del vaso sanguíneo y atraviesan la pared del vaso (en rojo), luego se multiplican para formar una metástasis en otra parte del cuerpo, según un nuevo estudio del MIT. Crédito: Instituto Tecnológico de Massachusetts.
Cuando las células cancerosas hacen metástasis, a menudo viajan por el torrente sanguíneo hasta un tejido u órgano remoto, de donde escapan atravesando la pared del vaso sanguíneo y entrando en el sitio de la metástasis. Un estudio del MIT ahora muestra que las células tumorales se vuelven mucho más blandas a medida que se someten a este proceso.
Los hallazgos sugieren que los medicamentos que evitan que las células se ablanden podrían retardar o detener la metástasis. Se estima que los tumores metastásicos están presentes en aproximadamente el 90 por ciento de los pacientes que mueren de cáncer.
«Durante mucho tiempo hemos pensado que si pudiéramos identificar las barreras que una célula cancerosa tiene que superar para formar un tumor metastásico, que se podrían encontrar nuevos medicamentos y se podrían salvar vidas», dice Roger Kamm, profesor distinguido de ingeniería biológica y mecánica de Cecil e Ida Green y autor del estudio.
La estudiante graduada del MIT Anya Roberts es la autor principal del artículo, que aparece hoy en el Diario de Biomecánica. Giuliano Scarcelli, profesor asociado de bioingeniería en la Universidad de Maryland, es el autor principal. Otros autores del MIT incluyen a Peter So, profesor de ingeniería mecánica e ingeniería biológica, y Vijay Raj Singh, científico investigador del Departamento de Ingeniería Mecánica.
Squeezing by
Después de las células tumorales ingresan a la circulación sanguínea, son transportados a otro lugar del cuerpo donde pueden experimentar un proceso llamado migración transendotelial. Esto ocurre cuando las células se escurren entre dos células endoteliales vecinas (las células que forman los vasos sanguíneos), ingresan al tejido y comienzan a multiplicarse. En 2013, el laboratorio de Kamm pudo explorar por primera vez este proceso utilizando un modelo microscópico de los capilares sanguíneos que les permitió obtener imágenes de las células cancerosas que se abrían paso a través de la pared de un vaso sanguíneo hacia la matriz extracelular circundante.
Ese estudio y el nuevo documento son parte de un esfuerzo en curso en el MIT y en otros lugares para estudiar los cambios físicos que ocurren en las células cancerosas cuando hacen metástasis. En el nuevo trabajo, los investigadores del MIT y la Universidad de Maryland se propusieron probar su hipótesis de que las células se vuelven más blandas durante la migración transendotelial, lo que les facilita pasar a través de pequeños espacios entre las células endoteliales.
Para explorar esa posibilidad, los investigadores crearon un modelo de tejido 3D del revestimiento de un vaso sanguíneo. El modelo contiene una capa de células endoteliales encima de una capa de gel de colágeno que simula la matriz extracelular. Los investigadores colocaron tres tipos diferentes de células tumorales metastásicas agresivas, células de cáncer de pulmón, células de cáncer de mama y células de melanoma en la capa endotelial, y midieron las propiedades mecánicas de las células a medida que pasaban a través del revestimiento.
Muchas de las las técnicas existentes para medir la rigidez de las células, incluida la microscopía de fuerza atómica, requieren contacto físico con las células, lo que puede alterar las propiedades mecánicas de las células. Para evitar ese tipo de interferencias, los investigadores decidieron utilizar dos técnicas ópticas, que no requieren ningún contacto con las células en estudio y también permiten medir el núcleo, la parte más rígida del interior de la célula.
La primera de estas técnicas ópticas, conocida como microscopía confocal de Brillouin, puede revelar cómo las propiedades mecánicas de una célula cambian con el tiempo en un entorno 3D. Esta técnica mide cómo se dispersa la luz cuando interactúa con las fluctuaciones de densidad dentro de un material, que se correlacionan con la rigidez del material.
La segunda técnica, conocida como microscopía de fase cuantitativa de reflectancia confocal, mide las fluctuaciones térmicas de la celda membrana y la membrana nuclear. Las membranas más blandas tienen fluctuaciones más grandes, mientras que las membranas más rígidas tienen fluctuaciones más pequeñas.
Usando estas dos técnicas, los investigadores encontraron que todos los tipos de células cancerosas que estudiaron se volvieron significativamente más suaves a medida que pasaban a través de la pared del simulado. vaso sanguíneo. En general, las células de cáncer de pulmón, piel y mama se suavizaron en un 30, 20 y 20 por ciento, respectivamente. Los núcleos de estas células se ablandaron en un 32, 21 y 25 por ciento, respectivamente.
Este ablandamiento comenzó de dos a tres horas después de que las células comenzaran su migración (un proceso también conocido como extravasación), y las células se todavía suave cuando se mide 24 horas más tarde. Los investigadores sospechan que estas células ablandadas también pueden diferir biológicamente de las células del tumor original en formas que las hacen resistentes a las quimioterapias convencionales.
«Este ablandamiento puede permitir que estas células tumorales sobrevivan, migren más lejos en un nueva ubicación de tejido y crear un sitio de metástasis secundario», dice Roberts.
Interrupción de la metástasis
Todavía se desconoce qué hace que las células se vuelvan más blandas, pero los investigadores sospechan que puede ser causado por cambios en la estructura de la cromatina, que consiste en ADN y proteínas, que se encuentra en el núcleo.
Los investigadores esperan que su trabajo pueda conducir al desarrollo de nuevos fármacos que puedan interferir con el ablandamiento celular. y así interrumpir la metástasis.
«Existe la posibilidad de que algunos quimioterapéuticos puedan cambiar las propiedades mecánicas nucleares de las células tumorales y suavizarlas», dice Roberts. «Es un problema desafiante, pero vale la pena trabajar en él. Si uno pudiera endurecer selectivamente las células tumorales, eso podría inhibir la formación de una metástasis».
Explore más
Los modelos de cáncer creados por ingenieros mecánicos ofrecen nuevos conocimientos sobre el crecimiento tumoral. Más información: Anya B. Roberts et al. Los núcleos de las células tumorales se ablandan durante la migración transendotelial, Journal of Biomechanics (2021). DOI: 10.1016/j.jbiomech.2021.110400 Información de la revista: Journal of Biomechanics
Proporcionado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/ newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre investigación, innovación y enseñanza del MIT.
Cita: Las células cancerosas se ablandan a medida que hacen metástasis, sugiere un estudio (21 de abril de 2021) consultado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-04-cancer-cells -soften-metastasize.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.