Un equipo internacional de investigadores dirigido por ingenieros de la Universidad de Minnesota Twin Cities descubrió que las células cancerosas pueden gravitar hacia ciertos entornos mecánicos de «punto óptimo», lo que proporciona nuevos conocimientos sobre cómo el cáncer invade el cuerpo. Los hallazgos podrían ayudar a los científicos e ingenieros a comprender mejor cómo se propaga el cáncer y podrían mejorar los tratamientos futuros.
El estudio se publica en Materiales de la naturaleza.
En un estudio anterior, el equipo dirigido por la Universidad de Minnesota descubrió que las células tienen la capacidad de detectar la rigidez de su entorno, que varía desde rígido (tejido óseo) hasta blando (tejido graso) y rigidez media (tejido muscular). y su capacidad para moverse depende de ese entorno. Su investigación mostró que las células pueden tener un «punto dulce» de rigidez, que no es demasiado duro ni demasiado blando, en el que tienen una mejor tracción y pueden moverse más rápido.
En este estudio, los investigadores encontraron que la rigidez del entorno no solo afecta la velocidad a la que se mueven las células, sino que también afecta la dirección en la que se mueven.
Durante muchos años, los científicos pensaron que las células siempre gravitarían hacia un entorno más rígido, pero los investigadores de la Universidad de Minnesota observaron por primera vez que las células en realidad pueden moverse hacia un «punto óptimo» que está más en el medio.
«Este descubrimiento desafía el pensamiento actual en el campo, que es que las células solo se mueven hacia entornos más rígidos», dijo David Odde, profesor del Departamento de Ingeniería Biomédica de Twin Cities de la Universidad de Minnesota y autor principal del estudio. «Creo que este hallazgo cambiará la forma en que la gente piensa sobre este fenómeno. Nuestro modelo matemático predijo, y hemos demostrado a través de experimentos, que las células en realidad pueden moverse hacia el lado más suave».
Durante el estudio, Odde y su equipo observaron tanto el cáncer de cerebro como las células de cáncer de mama. Colocaron las células entre dos entornos, una región más rígida y una región más blanda, y observaron dónde se acumulaban.
El equipo de investigación también descubrió que algunas células, como las células de cáncer de mama que estudiaron, tienen un mecanismo de retroalimentación que hace que se adhieran con más fuerza a entornos más rígidos, lo que explica por qué muchos estudios anteriores mostraron que las células se movían hacia el lado más rígido. Sin embargo, si desactiva ese mecanismo genéticamente, las células gravitarán más hacia el medio.
«Básicamente estamos decodificando cómo las células cancerosas invaden el tejido», dijo Odde. «No solo se mueven al azar. En realidad, tienen formas particulares en las que les gusta moverse, y si podemos entender eso, podemos hacerlos tropezar mejor».
El siguiente paso para los investigadores es usar esta información para construir un simulador que muestre cómo las células cancerosas se mueven a través de un tumor completo, lo que les ayudará a predecir mejor los movimientos de las células en función de sus entornos.
Esta investigación fue apoyada principalmente por los Institutos Nacionales de Salud y el Centro de Ciencia y Tecnología de Ingeniería Mecanobiología de la Fundación Nacional de Ciencias con apoyo adicional del Programa de Doctorado en Ciencias de la Vida Molecular de la Universidad de Turku, la Beca de Viaje de la Compañía de Biólogos, la Fundación Cultural Finlandesa, la Academia de Finlandia, la Fundación Sigrid Juselius, la Organización Finlandesa del Cáncer, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Plan de Investigación Básica de Ciencias Naturales en la provincia de Shaanxi de China, el Programa de apoyo al talento juvenil de la provincia de Shaanxi y el Plan de apoyo al talento joven de Universidad de Xi’an Jiaotong.
Además de Odde, el equipo de investigación incluyó a los investigadores del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Minnesota, Jay Hou, Ghaidan Shamsan, Benjamin Fuller y Jesse Kasim; los investigadores del Departamento de Química de las Ciudades Gemelas de la Universidad de Minnesota, Keun-Young Park, M. Mohsen Mahmoodi y el profesor Mark Distefano; Universidad de Turku, Finlandia, investigadores Aleksi Isomursu, Mathilde Mathieu y profesora Johanna Ivaska; y los investigadores de la Universidad Xi’an Jiaotong Bo Cheng, Tian Jian Lu, Guy Genin, Feng Xu y el profesor Min Lin.
