Por lo general, pensamos en un tumor como un bulto rígido de células cancerosas; pero ¿cómo podría un cúmulo tan rígido invadir el microambiente que lo rodea? Para responder a esta pregunta, una colaboración internacional de investigadores ha combinado simulaciones por computadora con mediciones mecánicas. Sus hallazgos, publicados en Física de la naturaleza, demuestran que un porcentaje considerable de células cancerosas adquieren un alto grado de deformabilidad mecánica para volverse más móviles y, en consecuencia, son capaces de penetrar en el tejido circundante denso.
Ya se reconoce que las células cancerosas sufren una desdiferenciación, un proceso en el que avanzan hacia un estado más desordenado con un citoesqueleto más blando. Sin embargo, se sabe que los agregados de células presentan atascos, lo que impide una mayor propagación de las células. Esto destaca el impacto mecánico de las transiciones sólido-líquido en el comportamiento de la masa tisular.
Además, la investigación ha demostrado que la fluidez o rigidez de los grupos de células tumorales está regulada por el desbloqueo celular. También se sabe que las células cancerosas son altamente mecanosensibles: pueden adaptarse mecánicamente a su microambiente.
“La paradoja de que en los tumores de mama, las células que se vuelven más blandas en realidad forman una estructura más dura que el tejido original es solo una aparente contradicción”, explica Jose Kas en Universidad de leipzig. "Este efecto se mejora aún más porque aquí, principalmente las células grasas muy blandas en el seno sano se comparan con células que son más suaves que las células epiteliales sanas, pero aún significativamente más duras que las células grasas".
Motivado por simulaciones por computadora realizadas por físicos en Universidad del Noreste, la Universidad de California, Santa Barbara y La Universidad de Syracuse, el grupo de Käs investigó explantes de tejido de cáncer de mama y de cuello uterino utilizando diversas técnicas, incluida la reología de tejido a granel basada en microscopía de fuerza atómica (AFM). Trabajando en colaboración con un equipo de investigadores del cáncer y patólogos at Hospital Universitario de Leipzig y Albert Einstein Colegio de Medicina, demostraron la existencia de unas pocas islas sólidas de células rígidas, conectadas por puentes mecánicos de tensión de células blandas y móviles.
Migración celular Simulaciones de una célula invasora (verde) que se mueve a través del tejido que contiene células rígidas (azul claro) y blandas (azul oscuro). Arriba: el tejido está atascado, en un estado sólido y la célula invasora está atascada y no puede moverse. Centro: en tejido heterogéneo, la célula invasora muestra una dinámica de migración muy intermitente. Abajo: el tejido se encuentra en un estado similar a un fluido completamente despegado y la célula invasora se mueve con relativa facilidad. (Cortesía: Max Bi, Xinzhi Li)
AFM es una técnica de microscopía basada en sonda de barrido con resolución subnanométrica. En este estudio, los investigadores utilizaron la técnica para obtener conocimiento de los parámetros mecánicos, como la elasticidad de las células tumorales en los explantes de tumores vivos. Esto les permitió capturar la distribución local y heterogénea de la rigidez del tejido, ya que los mapas de AFM muestran regiones tanto rígidas (atascadas) como blandas (no atascadas).
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Esta estructura se confirmó aún más mediante el seguimiento de células vitales a través de esferoides de células cancerosas. Los investigadores aclaran que este estado heterogéneo estabiliza el tejido lo suficiente como para permitir el crecimiento del tumor, al tiempo que proporciona flexibilidad para que las células blandas y móviles escapen del tumor y, en consecuencia, formen metástasis.
Tomas Fuhs, uno de los autores principales de este estudio, es optimista de que sus últimos resultados aporten nuevos conocimientos sobre la mecánica de las células cancerosas y el tejido tumoral. Más explícitamente, el hecho de que las células de un tumor permanezcan completamente atascadas, como en el tejido sano, o sean capaces de desatascarse y ablandarse, puede marcar la diferencia en cuanto a si un tumor hace metástasis o no.
