Utilizando células de cánceres de seno humano y modelos de cáncer de seno de ratón, los investigadores del Centro de Cáncer Kimmel de Johns Hopkins dicen que tienen evidencia nueva y significativa de que las células tumorales expuestas a condiciones de bajo oxígeno tienen una ventaja cuando se trata de invadir y sobrevivir en el torrente sanguíneo.
Los experimentos que mapean el "destino" de las células en sistemas de tejidos creados en laboratorio de dos y tres dimensiones y en animales vivos mostraron específicamente que las células de un cáncer primario expuesto a bajos niveles de oxígeno, o hipoxia, tienen cuatro veces mayorprobabilidad de convertirse en células tumorales circulantes viables, y probablemente propagarse a tejidos distantes, que aquellas en condiciones normales de oxígeno.
Los resultados se describieron el 24 de octubre en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
"Nuestros hallazgos también muestran que estas células post-hipóxicas tienen seis veces la probabilidad de formar metástasis pulmonares, lo que sugiere que la falta de oxígeno mejora sus capacidades metastásicas", dice el líder del estudio Daniele Gilkes, Ph.D., profesor asistente de oncología e investigadoren el programa de cáncer de seno y ovario del Centro de Cáncer Kimmel de Johns Hopkins.
Gilkes y su equipo también identificaron un patrón de expresión genética en las células post-hipóxicas que parece ayudar a las células a sobrevivir al estrés oxidativo cuando ingresan al torrente sanguíneo. Algunas células tumorales retienen partes de esta firma genética como "memoria hipóxica" incluso después dehan sido reoxigenados, encontraron los investigadores.
"Las células cancerosas tienden a volverse más agresivas a medida que se adaptan a los bajos niveles de oxígeno", dice Gilkes, "pero nos sorprendió descubrir que las células que estuvieron expuestas a la hipoxia en el tumor primario mantuvieron sus características agresivas incluso cuando se reoxigenaron enla sangre."
En el futuro, las características únicas de las células hipóxicas podrían usarse como biomarcadores para identificar a los pacientes con riesgo de metástasis, o podrían ser el objetivo directo de las terapias para prevenir o limitar la metástasis, sugirió el equipo de investigación.
La hipoxia ocurre en el 90% de los tumores sólidos y se sabe que tiene un impacto adverso en el pronóstico de un paciente. Sin embargo, se sabe poco sobre cómo cambian las células tumorales en respuesta al bajo nivel de oxígeno. Gilkes dice que la mayoría de los equipos de investigación, incluido el suyo- crecer y experimentar con células tumorales usando las mismas concentraciones de oxígeno que el aire normal.
"Este es en realidad un nivel de oxígeno mucho más alto que el que se encuentra en nuestros cuerpos", dice Gilkes. "Por ejemplo, la concentración promedio de oxígeno en el tejido mamario es del orden del 6% al 8%, mientras que el seno sólidolos tumores tienen un gradiente de concentraciones de oxígeno que alcanzan mucho menos del 1% de oxígeno en algunas regiones ".
Para sus nuevos experimentos, diseñados para capturar los cambios que ocurren cuando las células mamarias normales se vuelven malignas, Gilkes y sus colegas desarrollaron un sistema experimental que usa oxígeno como un interruptor para hacer que las células tumorales se "iluminen" con un marcador fluorescente después de ser expuestasa condiciones de bajo oxígeno de 0.5% o menos, comparable a los niveles medidos en tumores humanos.
El primer autor del estudio y miembro del laboratorio de Gilkes, Inês Godet, usó este marcador para seguir el destino de estas células a medida que se multiplicaban y se movían dentro de las "esferas" y "mini-órganos" de tejido 2D y 3D creados en el laboratorio, así como en modelos vivos de ratones con cáncer de mama.
Utilizando la clasificación de células activadas por fluorescencia para capturar células de cáncer de mama rojas o verdes privadas de oxígeno, seguido de secuenciación de ARN, el equipo descubrió que se induce la expresión de muchos productos génicos, incluida la integrina alfa 10 ITGA10 y la ceruloplasmina CPen células que experimentaron hipoxia dentro de tumores, pero no en células expuestas a hipoxia en el laboratorio. El patrón de hipoxia basado en tumores también fue mejor para predecir la supervivencia de pacientes libres de metástasis a distancia, concluyeron después de estudiar datos similares de expresión genética de tumores primariosde más de 1000 pacientes con cáncer de seno.
Entre las siguientes preguntas a responder, dicen los investigadores, es si las células tumorales post-hipóxicas en los sitios metastásicos son más resistentes a la quimioterapia que otras células y si apuntar a estas células post-hipóxicas será beneficioso para el tratamiento de pacientes con cánceres metastásicos.
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Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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