Las células cancerosas cambian de forma a medida que se mueven para invadir diferentes tipos de tejido.

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La investigación de la Universidad Estatal de Oregon ha arrojado nueva luz sobre cómo las células malignas cambian su forma y las técnicas de migración para invadir diferentes tipos de tejido.

Los resultados, publicados en Informes científicos son un paso fundamental para comprender y prevenir la metástasis del cáncer, la propagación interna de la enfermedad que es responsable del 95% de todas las muertes por cáncer.

«A lo largo de miles de millones de años de evolución, las células han aprendido varias formas distintas de migrar», dijo el biofísico de USO Bo Sun, quien dirigió el estudio. «En el desarrollo normal y los procesos fisiológicos de mantenimiento de la salud como la cicatrización de heridas, se realizan programas de migración específicos cuando es necesario. En el caso de un tumor, sin embargo, estos programas de migración son explotados por las células tumorales para apoyar su invasión en los tejidos».

La forma en que una célula cancerosa puede cambiar de forma y patrones de viaje juega un papel muy importante en el pronóstico de un paciente con cáncer, dice Sun.

«Muchas terapias contra el cáncer que se dirigen a una forma particular en que se mueve una célula pueden fallar en detener la metástasis tumoral en gran parte porque las células cambian a otro programa de migración disponible», dijo.

Sun y colaboradores de las facultades de ciencias e ingeniería de la OSU utilizaron un tipo de inteligencia artificial conocida como visión por computadora para rastrear el programa de migración de una célula en función de su forma; La visión por computadora obtiene información de fotos digitales, videos y otras entradas visuales.

Para este estudio, los científicos observaron células de MDA-MB-23, una línea celular de cáncer de mama altamente invasiva que se usa comúnmente en la investigación médica. Sun compara el análisis de la forma celular con la determinación de si un nadador es espalda, braza o mariposa según la posición en la que los nadadores colocan su cuerpo y los movimientos que realizan.

«La forma celular está determinada por la función celular y la pérdida de la forma característica se asocia con anomalías funcionales», dijo Sun. «Es por eso que la caracterización de la forma ha sido una herramienta importante para diagnosticar el cáncer y otras afecciones como la enfermedad de los glóbulos rojos o los trastornos neurológicos».

Los resultados muestran que las células cancerosas cambian sus patrones de migración con mucha más frecuencia de lo que se pensaba anteriormente, dice.

«Si bien el cambio constante que hemos visto en las células de cáncer de mama que hemos estudiado no maximiza necesariamente su velocidad en un tipo particular de tejido, permite que las células invadan entornos de tejidos heterogéneos», dijo Sun.

Durante la metástasis, una célula cancerosa migrante debe abrirse paso a través de la matriz extracelular que tiene propiedades mecánicas distintas y variables, señalan los investigadores.

La matriz extracelular, o ECM, es la parte no celular de tejidos y órganos. Actúa como un andamio y, gracias a su variedad de moléculas biológicamente activas, realiza una serie de importantes trabajos bioquímicos y biomecánicos.

Las técnicas de visualización y aprendizaje automático empleadas por los científicos han demostrado que los cambios en la forma de una célula están regulados por el centro de control molecular, la señalización Rho / ROCK, que utiliza una célula para detectar su entorno físico y generar la fuerza necesaria para el movimiento.

Usando un modelo que representa dos capas mecánicamente distintas de matriz extracelular, los científicos demostraron que las células cambiaban gradualmente de forma y programa de movimiento a medida que se acercaban y cruzaban la interfaz de las capas. Esto sugiere que estas transiciones son esenciales para la metástasis de células cancerosas, que requiere una navegación ECM no uniforme.

«La forma en que cambia la forma de una célula, su morfodinámica, es un factor crucial para determinar su potencial invasivo, y hasta donde sabemos, esto ha permanecido en gran parte sin probar», dijo Sun. «La morfodinámica de las células cancerosas migratorias promete ser un poderoso herramienta para inspeccionar el estado interno y el microambiente de las células. Se necesitan investigaciones futuras para decodificar la morfodinámica en un lenguaje corporal rico y comprensible de las células e influir en la morfodinámica como un medio para controlar esto. lo que están haciendo las células «.

Colaboraron con Sun los colegas de OSU Christopher Eddy, Helena Raposo, Aayushi Manchanda, Ryan Wong y Fuxin Li.

La Fundación Gordon y Betty Moore, la Fundación Nacional de Ciencias, el Departamento de Defensa y el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales financiaron el estudio.

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