Srudy muestra cómo la geometría microscópica del tejido afecta la propagación del cáncer
En esta imagen microscópica proporcionada por el biofísico de OSU Bo Sun, las áreas verdes son fibras de colágeno y el blanco a púrpura es un lapso de tiempo de células de cáncer de mama cuyo cambio entre estados se correlaciona con la alineación de la fibra. Crédito: Bo Sun, OSU
La investigación de la Universidad Estatal de Oregon ha revelado un mecanismo crucial detrás de uno de los procesos fisiológicos más mortales de la humanidad: el movimiento de células malignas de una parte del cuerpo a otra.
Publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, el estudio dirigido por el biofísico de OSU Bo Sun muestra el papel que juega la geometría microscópica de los tejidos en la metástasis del cáncer, la propagación interna de la enfermedad que es responsable del 95 % de todas las muertes por cáncer .
Para desarrollar fármacos que combatan eficazmente la metástasis, es fundamentalmente importante entender qué dirige el proceso metastásico, dijo Sun.
«Nuestros resultados muestran el nivel de alineación de las fibras tisulares, particularmente el colágeno la alineación de las fibras, es una parte crucial de lo que está sucediendo», dijo Sun.
El colágeno es una proteína que sirve como el componente principal del tejido conectivo humano, que sostiene, protege y proporciona estructura para otros tejidos y órganos en el cuerpo. El colágeno también es una parte clave de la matriz extracelular, la parte no celular de los tejidos y órganos que actúa como un andamio y también realiza importantes funciones bioquímicas y biomecánicas.
«Estudios clínicos han demostrado que la geometría microscópica de tejido se correlaciona significativamente con la progresión de los cánceres de mama», dijo Sun. «Nuestro estudio revela el mecanismo biofísico subyacente. En la era de la medicina de precisión, creemos que tener en cuenta las propiedades físicas del tejido de un paciente puede ser fundamental para la predicción y el tratamiento de la enfermedad metastásica».
La correlación se debe a un fenómeno celular conocido como «guía de contacto», que es análogo a un excursionista que intenta elegir una ruta en función de los contornos del terreno y la red de árboles caídos en el suelo.
«Al navegar por la matriz extracelular tridimensional, donde las fibras no son necesariamente paralelas, las células tienen que integrar múltiples señales de orientación que no siempre son claras y, a veces, son contradictorias», dijo Sun. «Comprender los mecanismos y las limitaciones de las respuestas celulares a las señales de guía imperfectas es fundamental para predecir y diseñar el comportamiento celular, es decir, proporcionar al paciente un diagnóstico, pronóstico y tratamiento precisos».
En esta investigación, Sun y colaboradores de la OSU, la Universidad de California en San Diego y la Universidad del Noreste descubrieron que una célula de cáncer de mama puede cambiar entre dos estados distintos: el mesenquimatoso, en el que la forma de la célula es alargada, y el ameboidal, en el que es más redonda.
«En el estado mesenquimatoso, una célula sigue la orientación de las fibras del tejido, y el efecto es más fuerte cuando el nivel de alineación de las fibras es más alto», dijo Sun. «En el estado ameboidal, la misma célula se mueve de manera bastante aleatoria. Otra parte de esto es que la tasa de transición entre los dos estados también está determinada por el nivel de alineación de las fibras tisulares. Una alineación fuerte conduce a una tendencia más fuerte para que una célula permanezca en el mesenquimatoso. estado».
Colaboraron con Sun el asistente de investigación graduado Jihan Kim y Ph.D. el candidato Christopher Eddy del Departamento de Física de OSU, Yuansheng Cao y Wouter-Jan Rappel de UC San Diego, y Youyuan Deng y Herbert Levine de Northeastern.
El Departamento de Defensa de EE. UU., la Fundación Nacional de Ciencias y la Fundación Nacional El Instituto de Ciencias Médicas Generales apoyó este estudio, que se basa en investigaciones anteriores de Sun que mostraron que las células humanas, incluidas las células cancerosas, podrían remodelar mecánica y permanentemente su entorno y, por lo tanto, afectar una serie de procesos fisiológicos, desde la metástasis hasta la cicatrización de heridas y el desarrollo del embrión.
En esa investigación, Sun descubrió que un solo par de células de cáncer de mama podría aumentar la densidad de fibra local de las matrices de colágeno reconstituidas en más de un 150 %.
«La remodelación mecánica es un evento temprano que desencadena una cascada de eventos amplificadores que conducen a la remodelación química», dijo Sun. «Con el cáncer de mama, se puede sentir un bulto porque el cáncer ha solidificado una gran región a su alrededor. Nuestro tejido está tratando de relajar el estrés generado por las células cancerosas y, al hacerlo, sufre un envejecimiento irrecuperable».
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La proteína podría ofrecer un objetivo terapéutico para la metástasis del cáncer de mama Más información: Jihan Kim el al., «La mecánica y la dinámica de las células cancerosas que detectan la guía de contacto 3D ruidosa», PNAS (2021). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2024780118 Información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Universidad Estatal de Oregón Cita: Srudy muestra cómo la geometría microscópica del tejido afecta la propagación del cáncer (1 de marzo de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-03-srudy-tissue-microscopic-geometry-affects.html Este documento está sujeto a los 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.