Las células cancerosas son más ágiles que las células no malignas

Las pistas sobre cómo las células se vuelven cancerosas se revelan en un nuevo catálogo de sus características físicas y químicas. El catálogo muestra, entre otras cosas, cómo las células malignas que salen de los tumores e invaden otros órganos son más ágiles y más agresivas que las no malignas: pueden pasar más fácilmente a través de espacios pequeños y ejercen una mayor fuerza sobre sus órganos. ambiente.
Para compilar el catálogo, 100 investigadores de 20 centros diferentes en los Estados Unidos se unieron para explorar la física y la química que da forma al desarrollo de las células cancerosas, un proceso que no está del todo claro desde una perspectiva de la ciencia física.
Los investigadores, que pertenecen a los Centros de Ciencias Físicas-Oncología (PS-OC) patrocinados por el Instituto Nacional del Cáncer, esperan que su catálogo ayude a la detección temprana de células cancerosas, e incluso algún día ayude a prevenir o tratar el cáncer metastásico, que es el cáncer se ha diseminado e iniciado nuevos sitios tumorales en otras partes del cuerpo, y es responsable de la gran mayoría de todas las muertes por cáncer.
En un documento publicado en línea el 26 de abril en la revista Informes científicos, describen cómo llevaron a cabo una comparación molecular y biofísica sistemática entre dos líneas celulares, una de células de cáncer de mama metastásico y la otra de células de mama no malignas, y enumeraron las principales diferencias que ofrecen nuevos conocimientos sobre cómo las células cambian de no ser maligno a metastásico
Robert Austin, profesor de física y líder de la Universidad de Princeton PS-OC en Nueva Jersey, dice en un comunicado:
"Al reunir diferentes tipos de experiencia experimental para comparar sistemáticamente las células metastásicas y no metastásicas, hemos avanzado en nuestro conocimiento sobre cómo se produce la metástasis".

Las células metastásicas son esencialmente "Jailbreakers"

Por ejemplo, encontraron que los dos tipos de células mostraban diferencias en las propiedades mecánicas, cómo se adhieren a las superficies, cómo migran, responden al oxígeno y producen proteínas.
Austin y el equipo del PS-OC de Princeton descubrieron que, aunque viajan más lentamente que las células no malignas, las células metastásicas viajan más lejos y van en una línea más recta.
Crearon un ambiente hecho de silicio que simula la estructura del tejido dentro del cuerpo y observó lo que sucedió cuando las células se abrieron camino a través de cámaras y canales diminutos del tamaño de una celda grabados en el silicio.
Austin dice las células metastásicas "son esencialmente jailbreakers", porque pueden atravesar la matriz extracelular, la pared resistente de la membrana que el cuerpo crea en un intento de sellar el tumor del tejido sano.
Los físicos e ingenieros de Princeton tienen experiencia en tecnología de microfabricación, que se utiliza para hacer circuitos integrados y células solares. Recurrieron a esta experiencia para hacer las pequeñas cámaras de silicio utilizadas en el estudio.
El PS-OC de Princeton también incluye equipos de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, el Instituto Salk de Estudios Biológicos y la Universidad de California-Santa Cruz.

Las células metastásicas son más resistentes al oxígeno bajo y producen proteínas que las hacen más móviles

En su artículo, los investigadores también describen cómo encontraron Las células metastásicas se recuperan más rápidamente del estrés de un ambiente con poco oxígeno que las células no malignas, lo que confirma los resultados de estudios anteriores.
Muchas células metastásicas fallecen cuando el suministro de oxígeno es bajo, pero las que sobreviven se recuperan con gran vigor, lo que confirma la opinión de que las células individuales juegan un papel importante en la propagación del cáncer.
El PS-OC de Princeton también descubrió las células malignas producen proteínas que las hacen más móviles y capaz de invadir la matriz extracelular y escapar del tumor. Descubrieron esto al comparar la producción total de proteínas con la producida en las células metastásicas.

Midiendo cómo las células empujan las células circundantes a la expresión de genes y proteínas

En toda la red de PS-OC, los investigadores usan las mismas dos líneas de células epiteliales de mama: MCF-10A no tumorígena y MDA-MB-231 metastásica, modelos comúnmente utilizados de metástasis de cáncer. También usan los mismos reactivos y protocolos para que los resultados se puedan comparar.
Sus métodos de laboratorio variaron desde tomar medidas físicas de cómo las células presionan sobre las células circundantes para medir su expresión de genes y proteínas.

Nastaran Zahir Kuhn, gerente del programa para el PS-OC en el Instituto Nacional del Cáncer, dice en un comunicado:
"Aproximadamente 20 técnicas se utilizaron para estudiar las líneas celulares, lo que permite la identificación de una serie de relaciones únicas entre las observaciones".

Las células metastásicas son más suaves y ejercen más fuerza en su entorno

Por ejemplo, utilizando una técnica llamada microscopía de fuerza atómica, los investigadores encontraron que las células metastásicas parecen ser más blandas que las no malignas, mientras que otro enfoque, llamado microscopía de fuerza de tracción, indica que ejercen más fuerza sobre su entorno.
Estas dos propiedades brindan pistas importantes sobre cómo las células metastásicas escapan de su prisión tumoral amurallada. Esto podría ayudarlos, por ejemplo, a adherirse, migrar y remodelar la resistente matriz extracelular con la que el cuerpo ha rodeado el tumor. Pero al mismo tiempo, al ser más blandas, las células metastásicas también pueden pasar a través de los espacios pequeños de la membrana.
Kuhn dice que el objetivo del programa nacional PS-OC es reunir la experiencia de físicos, ingenieros, informáticos, químicos y biólogos para ayudarnos a comprender mejor el cáncer, y:
"Los resultados de este estudio demuestran la utilidad de dicho enfoque, particularmente cuando los estudios se llevan a cabo de manera estandarizada desde el principio".
En otro estudio intrigante publicado en enero de 2013, los investigadores que exploran la interacción entre las células y la matriz extracelular sugieren que saber cómo las células saben que no están boca abajo también puede ayudar a combatir el cáncer.
Escrito por Catharine Paddock PhD