Para que el cáncer se propague, las células malignas deben separarse de un tumor y atravesar la red resistente de la matriz extracelular, o ECM, que lo rodea. Para atravesar los agujeros en esta red, esas células cancerosas deben alargarse en un torpedo-como forma.
Investigadores de la Universidad de Pensilvania y el Instituto Wistar ahora han descubierto que las fuerzas físicas ejercidas entre estas células y el ECM son suficientes para impulsar este cambio de forma. Esas fuerzas convergen en una rigidez óptima que permite que las células cancerosas se propaguen.
Los resultados, publicados en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , sugiera que los medicamentos que se dirigen a la rigidez de la ECM podrían usarse para prevenir la metástasis.
el estudio fue dirigido por Vivek Shenoy, profesor del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Penn, y Hossein Ahmadzadeh, un estudiante graduado en su laboratorio, con contribuciones de Ashani Weeraratna, el Profesor Asociado Ira Brindy líder del programa del Microambiente de Tumores y el Programa de Metástasis en Wistar.
La investigación sobre los mecanismos de retroalimentación física entre las células cancerosas y su entorno es parte de los mayores esfuerzos de Penn Engineering para comprender dicha dinámica, ubicada en el Centro de Oncología de Ciencias Físicas y el nuevo Centro de Ingeniería Mecanobiológica, que está codirigido por Shenoy.
Shenoy y sus colegas publicaron hallazgos que detallaban el mecanismo de retroalimentación exhibido por las células cancerosas y el ECM que los rodeaba. Allí, mostraron cómo este mecanismo endurece y alinea las fibras de colágeno que se encuentran en el ECM. El nuevo trabajo analiza el lado celular de la ecuacióny cómo las células deben cambiar de redondeadas a alargadas para dejar que el tumor se apriete a través del ECM.
"Lo que estamos mostrando es que los factores mecánicos por sí solos pueden conducir al cambio en el fenotipo en las células cancerosas", dijo Shenoy. "Este es el primer análisis cuantitativo de las formas de las células cancerosas a medida que invaden el tumor".
Los investigadores de Penn postularon que el factor clave de esta interacción es encontrar un "punto óptimo" en la rigidez del ECM.
"Las células en un tumor son pegajosas", dijo Shenoy. "Sin las fibras de colágeno del ECM tirando de esas células, no se puede romper la adhesión de las células. Pero, si el ECM es demasiado rígido, los porosen la matriz se vuelven demasiado estrechas y las células no pueden escapar "
Después de que el equipo de Penn modeló estas interacciones en simulaciones por computadora, el laboratorio Weeraratna en Wistar realizó experimentos de emparejamiento para ver si los resultados se mantenían.
"Utilizamos esferoides de melanoma incrustados en una matriz de colágeno como modelo tridimensional para imitar in vitro lo que sucede en el cuerpo cuando las células tumorales abandonan el tumor primario para invadir otros tejidos", dijo Weeraratna. "Nuestras observaciones coincidieron perfectamente y se complementaronel modelo informático. Este estudio reafirma, desde el punto de vista de la mecanobiología, el papel crucial del microambiente tumoral para orquestar el destino de las células cancerosas y dictar el pronóstico y la respuesta a la terapia ".
Las ideas de la mecanobiología del cáncer podrían informar diagnósticos futuros y potencialmente tratamientos incluso.
"La conclusión es que, si observa lo que está sucediendo fuera del tumor, podría hacer un pronóstico de si se propagará", dijo Shenoy.
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Materiales proporcionado por Universidad de Pennsylvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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