Las células cancerosas necesitan oxígeno para sobrevivir, al igual que la mayoría de las otras formas de vida, pero los científicos nunca habían rastreado su búsqueda de oxígeno en sus primeras etapas de crecimiento hasta ahora, un paso hacia una comprensión más profunda de la forma en que se propaga el cáncer que podría ayudar a tratar elenfermedad.
En un artículo publicado en línea por el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , los bioingenieros de la Universidad Johns Hopkins y la Universidad de Pensilvania informan los resultados de su trabajo que muestra cómo las células de sarcoma en ratones siguen un camino hacia mayores concentraciones de oxígeno, casi como si estuvieran siguiendo un rastro cada vez mayor de migas de pan. Se sugiere ese camino aconducen las células a los vasos sanguíneos, a través de los cuales las células pueden extenderse a otras partes del cuerpo.
"Si piensa en objetivos terapéuticos, podría enfocar este proceso específicamente", dijo Sharon Gerecht, profesora del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de la Escuela de Ingeniería Whiting de la Universidad Johns Hopkins y autora principal del estudio. Reconoció esa aplicación clínicaestá muy lejos, pero dijo que estos resultados alcanzados después de tres años de estudio en su laboratorio proporcionan pistas sobre una parte clave del ciclo de vida de los sarcomas de tejidos blandos y también una forma comprobada de probar los tratamientos contra el cáncer en el laboratorio.
El sarcoma es un cáncer que afecta el tejido conectivo, incluidos huesos, músculos, tendones, cartílagos, nervios, grasa y algunos vasos sanguíneos. El estudio se centró específicamente en el sarcoma de tejidos blandos que no afecta los huesos, un tipo diagnosticado en unos 13,000 pacientes aaño en los Estados Unidos. Aproximadamente entre un cuarto y la mitad de esos pacientes desarrollan cáncer recurrente y diseminado, o con metástasis.
Se sabe que los cánceres de todo tipo prosperan con poco oxígeno, y los investigadores han analizado el papel de las condiciones de bajo oxígeno en el desarrollo de tumores. Menos bien entendido es cómo las células cancerosas responden a las concentraciones variables de oxígeno en sus primeras etapas. Ese fue el enfoquede esta investigación.
Gerecht y sus siete coautores, cuatro afiliados a Johns Hopkins, tres a Penn, rastrearon miles de células cancerosas en etapa temprana tomadas de ratones mientras se movían a través de una maqueta de tejido corporal hecha de gel transparente en una placa de Petri.El hidrogel, un material a base de agua con la consistencia de la gelatina, replica el entorno que rodea las células cancerosas en el tejido humano.
Kyung Min Park, entonces investigador postdoctoral en el laboratorio Johns Hopkins, desarrolló el sistema de células de cáncer de hidrogel, y Daniel Lewis, un estudiante graduado de Johns Hopkins, analizó la migración celular y las respuestas al aumento de las concentraciones de oxígeno, o "gradientes".
Para este experimento, los hidrogeles contenían concentraciones crecientes de oxígeno desde el fondo del hidrogel hasta la capa superior. Eso permitió a los investigadores rastrear cómo las células cancerosas responden a diferentes niveles de oxígeno, tanto dentro de un tumor como dentro de los tejidos corporales.
El análisis de los tumores de sarcoma en ratones, por ejemplo, muestra que los tumores más grandes tienen una gran área de oxígeno muy bajo en el centro. Los tumores más pequeños tienen concentraciones variables de oxígeno en todas partes.
El primer paso de los investigadores fue mostrar que las células cancerosas migran más en hidrogeles bajos en oxígeno o "hipóxicos" en comparación con los hidrogeles que contienen tanto oxígeno como la atmósfera circundante. Luego observaron la dirección del movimiento celular.
En el hidrogel, que imita las concentraciones de oxígeno en tumores más pequeños, se encontró que las células se mueven de áreas de oxígeno más bajo a más altas. Los investigadores también descubrieron que el medicamento minoxidil, ampliamente utilizado para tratar la pérdida de cabello y conocido por su nombre comercial Rogaine- Detuvo el movimiento de las células cancerosas a través del hidrogel.
Se sabe que las células cancerosas modifican su entorno para que les sea más fácil moverse a través de él, pero este estudio lleva esa comprensión un paso más allá, dijo Gerecht.
"No sabíamos que era el oxígeno" lo que efectivamente dirige el movimiento, dijo. "Está sugiriendo que el gradiente de oxígeno afecta las primeras etapas del proceso de metástasis".
Los autores escribieron que el estudio también demuestra que el modelo de hidrogel tridimensional es una herramienta efectiva para probar los tratamientos contra el cáncer en un laboratorio. Gerecht dijo que las células cancerosas de un paciente humano podrían colocarse en el hidrogel tal como lo estaban las células del ratón, permitiendo a los médicospara ver cómo responden antes de administrar tratamientos a los pacientes.
La investigación fue apoyada por el Instituto Nacional del Cáncer otorga CA153952 y CA158301, la Asociación Americana del Corazón 61675, la Fundación Nacional de Ciencias 1054415 y el Premio de la Frontera del Presidente de la Universidad Johns Hopkins.
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Materiales proporcionado por Universidad Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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