Los científicos descubren que la forma en que crecen los tumores afecta su genética
Tumores in-silico representativos según el modelo de crecimiento de volumen (arriba) y el modelo de crecimiento de superficie (abajo). Crédito: The Francis Crick Institute
Investigadores del Francis Crick Institute, UCL, The Royal Marsden NHS Foundation Trust y The Institute of Cancer Research, Londres, han desarrollado un modelo informático para analizar cómo la forma en que crecen los tumores afecta su composición genética. .
Usando este nuevo modelo, han identificado vínculos entre el crecimiento y la forma del tumor, y la rapidez con la que el cáncer de un paciente puede progresar.
A medida que las células cancerosas mutan, algunas obtienen una ventaja a través de mutaciones que las hacen más propensas a sobrevivir, dividirse y crear un grupo de células ‘más aptas’. Este grupo puede superar a otros para volverse dominante, por ejemplo, si ha evolucionado para sobrevivir en condiciones donde hay un bajo suministro de nutrientes u oxígeno.
Este proceso de evolución del tumor es muy complejo y se ve afectado por muchos factores, incluyendo cómo está creciendo el tumor. Pero no se entiende del todo.
En su estudio, publicado en Nature Ecology and Evolution, los científicos utilizaron su modelo informático para estudiar dos tipos de crecimiento tumoral en los cánceres de riñón: uno en el que el crecimiento es constante en todo el tumor, el «modelo de crecimiento de volumen». y otro en el que el crecimiento se restringe a la superficie, el ‘modelo de crecimiento superficial’.
Dos escenarios ocurrieron en el modelo de crecimiento de volumen. En algunos casos, un solo grupo ‘apto’ de células cancerosas genéticamente relacionadas surgió en el tumor en una etapa temprana. En otros, los tumores no desarrollaron un nuevo grupo ‘apto’, sino que el grupo original de células cancerosas parentales permaneció dominante.
En el modelo de crecimiento superficial, hubo una gran diversidad genética con diferentes grupos de ‘aptos’. ‘ células que se forman en la superficie. El equipo sugiere que esto crea un entorno competitivo en el que se empuja a diferentes grupos de células a evolucionar más rápidamente.
Xiao Fu, primer autor y becario de formación posdoctoral en el laboratorio de Modelado Biomolecular de Crick, dice que han «Tomé dos modelos de crecimiento distintos e identifiqué marcadas diferencias en la forma en que los tumores evolucionan con el tiempo y en el espacio. Esto es difícil de hacer con tejido real, ya que requiere tomar repetidamente múltiples biopsias de varias partes de un tumor. Estos hallazgos son solo el comienzo de lo que esperamos descubrir con este modelo».
Los investigadores validaron su modelo usando datos de 66 tumores analizados a través del estudio TRACERx Renal. Al hacer una referencia cruzada del modelo y los datos de este tumor, encontraron que las diferentes tasas de progresión del tumor en el mundo real se correspondían con diferentes modelos de crecimiento. Por ejemplo, los tumores que progresaban rápidamente se ajustaban al modelo de crecimiento de volumen en el que un grupo de células «ajustadas» estaba presente desde el principio. Mientras que los casos que no progresaron encajaron con el modelo de crecimiento de volumen donde el grupo de células parentales permaneció dominante.
El modelo también proporcionó información sobre cómo los diferentes tipos de crecimiento afectan la forma de los tumores. Los tumores de crecimiento de volumen crecieron hacia afuera en una forma más consistente, mientras que los tumores de crecimiento de superficie mostraron protuberancias en la superficie, donde crecían los grupos «más aptos».
Xiao agrega que «lo emocionante es cómo esta información estructural podría usarse como una ventana a la evolución de un tumor. Se necesita más investigación, pero podría usarse para ayudar a determinar qué tipo de crecimiento es un tumor». por ejemplo, si las imágenes radiológicas de un tumor temprano muestran protuberancias, esto significa que es más probable que esté experimentando un crecimiento superficial. Esta información podría ayudar a informar a los equipos médicos y las decisiones de tratamiento».
Los investigadores también usaron su modelo analizar el impacto de la necrosis, la muerte del tejido dentro del tumor, en su evolución. Cuando la necrosis estaba presente bajo el modelo de crecimiento de la superficie, los tumores rápidamente desarrollaron grupos más «ajustados» de células genéticamente distintas.
Paul Bates, autor del artículo y líder de grupo del laboratorio de modelado biomolecular en Crick, dice que «las simulaciones por computadora son extremadamente valiosas para comprender mejor cómo evolucionan los tumores con el tiempo. Al desarrollar estos modelos y usarlos para analizar cómo cambian los cánceres, esperamos encontrar períodos en su evolución y crecimiento en los que el cáncer pueda ser más vulnerable a los tratamientos».
Samra Turajlic, autora y líder de grupo del Laboratorio de Dinámica del Cáncer de Crick y oncóloga consultora de The Royal Marsden NHS Foundation Trust, dijo que «las observaciones más importantes sobre el comportamiento del cáncer se obtienen a través de análisis de los tumores de los pacientes porque reflejan las escalas de tiempo y las complejidades de la evolución real del cáncer. Sin embargo, cada caso de evolución del cáncer en un paciente es único, no se puede rebobinar ni repetir, lo que dificulta predecir la probabilidad de que los tumores sigan ciertos caminos.
«Aquí es donde el modelado matemático puede ser una herramienta poderosa para ayudarnos a comprender cómo se producen los patrones que observamos en los tumores reales. Los modelos matemáticos informados combinados con datos clínicos, moleculares, histológicos y radiológicos detallados de tumores de la vida real pueden generar conocimientos críticos que se traducirán en beneficios para el paciente».
Erik Sahai, autor y líder de grupo de Tumor Cell El Laboratorio de Biología de Crick dice que «los avances tecnológicos significan que ahora tenemos más información que nunca sobre los cánceres individuales, el desafío es decodificar esto para el beneficio del paciente. Esto requiere personas muy talentosas que puedan trabajar en distintas disciplinas, comprometiéndose tanto con médicos como con investigadores «básicos». La configuración del Crick permite y fomenta estas interacciones, y es gratificante ver los dividendos en un trabajo como este».
Los investigadores continuarán desarrollando su modelo y usándolo para comprender mejor la evolución del tumor.
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Las células del centro de los tumores tienen más probabilidades de diseminarse por el cuerpo Más información: Xiao Fu et al, Los patrones espaciales del crecimiento tumoral afectan la diversificación clonal en un modelo computacional y el estudio TRACERx Renal, Nature Ecology & Evolution (2021). DOI: 10.1038/s41559-021-01586-x Información de la revista: Nature Ecology & Evolution
Proporcionado por el Instituto Francis Crick Cita: Los científicos descubren que la forma en que crecen los tumores afecta su genética (28 de diciembre de 2021) consultado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-12-scientists-tumours-impacts-genetics. html Este documento está sujeto a derechos de autor Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio privado o investigación, ninguna parte puede ser reproducida sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.