Cambios celulares microscópicos relacionados con el rápido crecimiento del cáncer en tejidos rígidos

Sólo en 2022, más de 20 millones de personas fueron diagnosticadas con cáncer y casi 10 millones murieron a causa de la enfermedad, según la Organización Mundial de la Salud. Si bien el alcance del cáncer es enorme, la respuesta a tratamientos más eficaces puede estar oculta dentro de una célula microscópica.

Dirigido por los estudiantes graduados de la Universidad Texas A&M, Samere Zade, del departamento de ingeniería biomédica, y Ting-Ching Wang, del departamento de ingeniería química, un artículo publicado por Lele Lab ha descubierto nuevos detalles sobre el mecanismo detrás de la progresión del cáncer.

Publicado en Comunicaciones de la naturalezael artículo explora la influencia que el endurecimiento mecánico del entorno de la célula tumoral puede tener en la estructura y función del núcleo.

«El cáncer ha demostrado ser una enfermedad difícil de tratar. Es extremadamente complejo y no se comprenden los mecanismos moleculares que permiten la progresión del tumor», afirmó el Dr. Tanmay Lele, profesor conjunto de los departamentos de ingeniería biomédica e ingeniería química. «Nuestros hallazgos arrojan nueva luz sobre cómo el endurecimiento del tejido tumoral puede promover la proliferación de células tumorales».

En el artículo, los investigadores revelan que cuando una célula se enfrenta a un entorno rígido, la lámina nuclear (el andamio que ayuda al núcleo a mantener su forma y estructura) se vuelve tensa y arrugada a medida que la célula se extiende sobre la superficie rígida. Esta propagación hace que la proteína asociada al sí (YAP), la proteína que regula la multiplicación de las células, se desplace al núcleo.

Esa localización puede provocar una mayor proliferación celular, lo que puede explicar el rápido crecimiento de las células cancerosas en entornos rígidos.

«La capacidad de las matrices rígidas para influir en la tensión nuclear y regular la localización de YAP podría ayudar a explicar cómo los tumores se vuelven más agresivos y tal vez incluso resistentes al tratamiento en tejidos rígidos», dijo Zade.

Estos hallazgos se basan en el descubrimiento anterior de Lele de que El núcleo celular se comporta como una gota de líquido.. En ese trabajo, los investigadores encontraron que una proteína en la lámina nuclear llamada lámina A/C ayuda a mantener la tensión superficial del núcleo. En el estudio más reciente, se descubrió que la reducción de los niveles de lámina A/C disminuye la localización de YAP, lo que a su vez disminuye la rápida proliferación celular.

«La proteína lamina A/C juega un papel clave aquí: reducirla hace que las células respondan menos a la rigidez ambiental, afectando particularmente la localización de una proteína reguladora clave (YAP) en el núcleo», explicó Zade.

Aunque aparentemente complejo y especializado, Zade y Lele creen que las implicaciones más amplias de su descubrimiento pueden guiar futuros tratamientos contra el cáncer.

«Descubrir cómo la rigidez de la matriz impulsa los cambios nucleares y regula vías clave, como la señalización YAP, abre la puerta al desarrollo de terapias dirigidas a estas vías mecánicas», explicó Zade. «Se podrían diseñar medicamentos o tratamientos para suavizar el ambiente del tumor, alterando las señales físicas que ayudan a las células cancerosas a prosperar. Lamin A/C y la mecánica nuclear relacionada podrían convertirse en objetivos para los tratamientos contra el cáncer».

En el futuro, el Laboratorio Lele tiene como objetivo investigar hasta qué punto sus descubrimientos se aplican a los tumores derivados de pacientes.