Estudio matemático describe cómo comienza la metástasis
De izquierda a derecha, esta imagen muestra cómo las células cancerosas (magenta) desplazan a las células sanas (verde). Crédito: UC3M/UCM
Un estudio científico llevado a cabo por la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) y la Universidad Complutense de Madrid (UCM) ha producido una descripción matemática de la forma en que un tumor invade las células epiteliales y automáticamente cuantifica la progresión del tumor y del resto de islas celulares tras su progresión. El modelo desarrollado por estos investigadores podría usarse para comprender mejor las características biofísicas de las células involucradas al desarrollar nuevos tratamientos para la cicatrización de heridas, la regeneración de órganos o la progresión del cáncer.
Esta investigación analiza el movimiento colectivo de las células en los tejidos, proceso que, además de ser fundamental en desarrollos patológicos, como la invasión tumoral y la metástasis, juega un papel central en procesos fisiológicos, como la cicatrización de heridas, el desarrollo embrionario o reconstrucción de tejidos, por ejemplo. Para desentrañar la complejidad de estos procesos, algunos estudios científicos previos han llevado a cabo diversos experimentos que buscan conocer el papel de ciertos factores químicos, mecánicos y biológicos.
En este trabajo, publicado en PLoS Computational Biology , investigadores de la UC3M y la UCM han utilizado ahora una combinación de modelos matemáticos, simulaciones numéricas y un análisis topológico de datos extraídos de simulaciones y experimentos para comprender cómo las células cancerosas invaden las células sanas. “Una simplificación de las primeras etapas de la metástasis cancerosa es que las células tumorales se mueven en conjunto y desplazan a un grupo de células normales en el tejido sano”, explican los autores del artículo, Luis L. Bonilla y Carolina Trenado, del Departamento de Matemáticas de la UC3M, y Ana Carpio, del Departamento de Matemática Aplicada de la UCM.
“Seleccionando los grupos celulares adecuados y utilizando un software y una dinámica celular adecuados, hemos podido simular la forma en que las células cancerosas invaden el tejido sano ”, señalan los científicos. Para llevar a cabo esta simulación, han utilizado datos de experimentos anteriores y un diagrama de Voronoi (llamado así por el matemático ruso Gregory Voronoi) para realizar un teselado irregular en el que las celdas son polígonos que no se superponen y no tienen espacios entre ellos. En el modelo, los centros de las células están sujetos a fuerzas de diferente origen, explican los investigadores, algunas mantienen el teselado y optimizan el área y el perímetro, otras son fuerzas inerciales de origen biológico, y hay fuerzas activas que alinean las velocidades de las células vecinas. , así como la fricción y el ruido.
Para rastrear automáticamente la progresión de la barrera o límite entre las células cancerosas y las normales, los investigadores han utilizado técnicas de análisis de datos topológicos, que se están utilizando por primera vez en este tipo de estudio. «En base a una serie de imágenes sucesivas de experimentos, así como simulaciones numéricas, los cambios topológicos en las interfaces se han agrupado, trazado y clasificado automáticamente a medida que avanzan las células cancerosas», señalan los científicos.
El Las técnicas desarrolladas en el marco de este estudio pueden ampliarse a un mayor volumen de datos, si estos estudios se llevaran a cabo a mayor escala. Además de esto, estas mismas técnicas pueden ser relevantes en el campo de la bioingeniería de tejidos para estudiar cómo las características biofísicas de diferentes materiales afectan la regeneración de órganos y tejidos.
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Las células menos ‘pegajosas’ se vuelven más cancerosas Más información: Luis L. Bonilla et al. Seguimiento del movimiento celular colectivo mediante análisis de datos topológicos, PLOS Computational Biology (2020). DOI: 10.1371/journal.pcbi.1008407 Información de la revista: PLoS Computational Biology
Proporcionado por la Universidad Carlos III de Madrid Cita: Estudio matemático describe cómo comienza la metástasis (2021 , 19 de enero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-mathematical-metastasis.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.