December 16, 2015
Los científicos del MIT y el Hospital General de Massachusetts han descubierto cómo las células cancerosas se adhieren a los vasos sanguíneos y la invaden los tejidos para formar nuevos tumores - un hallazgo que podría ayudar a desarrollar fármacos que inhiben este proceso y previenen el cáncer de metástasis.
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A rounded cancer cell (top left) sends out nanotubes connecting with endothelial cells. Genetic material can be injected via these nanotubes, transforming the endothelial cells and making them more hospitable to additional cancer cells. |
Las células cancerosas que circulan en el torrente sanguíneo pueden adherirse a las paredes de los vasos sanguíneos y construir pequeños "puentes" a través del cual se inyectan material genético que transforma las células endoteliales que revisten los vasos sanguíneos, haciéndolos mucho más hospitalario para las células cancerosas adicionales, de acuerdo con el nuevo estudio.
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A cancer cell (bottom center) creates a gap and enters the endothelial tube. Another cancer cell (middle right) sends out nanotubes to connect with endothelial cells. |
Los investigadores también encontraron que podían reducir en gran medida la metástasis en ratones mediante la inhibición de la formación de estos NanoBridges.
"Las células endoteliales se alinean todos los vasos sanguíneos y son las primeras células en contacto con cualquier elemento de transmisión sanguínea. Ellos sirven como la puerta de enlace dentro y fuera de los tumores y han sido el foco de intensa investigación en la biología vascular y el cáncer. Estos hallazgos traer estos dos campos juntos para agregar una mayor penetración en el control del cáncer y la metástasis ", dice Elazer Edelman, el Thomas D. y Virginia W. Cabot Profesor de Ciencias de la Salud y Tecnología, miembro del Instituto de MIT de Ingeniería Médica y Ciencia y del Instituto Koch Integrativa de Investigación del Cáncer, y uno de los líderes del equipo de investigación.
El autor principal del artículo, que aparece en la edición del 16 de diciembre de Nature Communications, es Yamicia Connor, un estudiante graduado en la División Harvard-MIT de Ciencias de la Salud y Tecnología (HST). El autor principal del artículo es Shiladitya Sengupta, un profesor asistente en HST y en la Escuela de Medicina de Harvard.
Construyendo puentes
La metástasis es un proceso de varios pasos que permite que el cáncer se propague de su sitio original y formar nuevos tumores en otras partes del cuerpo. Ciertos tipos de cáncer tienden a metastatizar en lugares específicos; por ejemplo, los tumores de pulmón tienden a propagarse al cerebro, y los tumores de mama en el hígado y los huesos.
Para hacer metástasis, las células tumorales deben ser el primer móvil para que puedan desprenderse del tumor inicial. Luego se rompen en los vasos sanguíneos cercanos para que puedan fluir a través del cuerpo, donde se convierten en células tumorales circulantes (CTC). Estos CTC deben entonces encontrar un lugar donde pueden trabar sobre las paredes de los vasos sanguíneos y penetrar en el tejido adyacente para formar un nuevo tumor.
Los vasos sanguíneos están revestidos con células endoteliales, que son típicamente resistentes a los intrusos.
"Las células endoteliales normales no deberían permitir que una célula de cáncer de invadir, pero si una célula cancerosa puede conectarse con una célula endotelial, e inyectar señales que permiten a esta célula endotelial a ser controlado y transformado por completo, entonces se facilita la metástasis", dice Sengupta.
Los investigadores primero manchado diminutos puentes entre las células cancerosas y las células endoteliales durante el uso de la microscopía electrónica para estudiar las interacciones entre estos tipos de células. Ellos especularon que las células cancerosas pueden estar enviando algún tipo de señal a las células endoteliales.
"Una vez que vimos que estas estructuras permiten una transferencia ubicua de una gran cantidad de diferentes materiales, microARN eran una molécula interesante obvio porque son capaces de controlar de manera muy amplia el genoma de una célula de una manera que realmente no entendemos" Connor dice. "Eso se convirtió en nuestro enfoque".
MicroARN, descubierta en la década de 1990, ayuda a una celda para afinar su expresión génica. Estas cadenas de ARN, a unos 22 pares de bases de longitud, pueden interferir con el ARN mensajero, evitando que sea traducido en proteínas.
En este caso, los investigadores encontraron, el microARN inyectada hace que las células endoteliales "pegajosa". Es decir, las células comienzan a expresar proteínas en su superficie que atraen a otras células a que se adhieran a ellos. Esto permite CTC adicionales para unen al mismo sitio y penetran a través de los vasos en el tejido adyacente, formando un nuevo tumor.
"Es casi como el cáncer de células están cooperando entre sí para facilitar la migración", dice Sengupta. "Sólo tiene quizá un 1 por ciento de las células endoteliales para convertirse en pegajosa, y eso es lo suficientemente bueno como para facilitar la metástasis".
Las células de cáncer no metastásico no produjeron estos NanoBridges invasivos cuando se cultiva en las células endoteliales.
Erkki Ruoslahti, profesor de celular, molecular y biología del desarrollo en la Universidad de California en Santa Bárbara, dice que el descubrimiento es un avance importante en la comprensión de la metástasis tumoral.
"Me pareció particularmente interesante que la transferencia de macromoléculas reguladoras de las células tumorales a las células endoteliales a través de nanotubos intercelulares parece ser más eficaz (al menos en distancias relativamente cortas) que la transferencia exosoma mediada, que ha recibido mucha atención últimamente" dice Ruoslahti, que no formó parte del equipo de investigación.
El cierre de la metástasis
Los NanoBridges están hechos de la actina y tubulina proteínas, que también forman el citoesqueleto de las células que da su estructura. Los investigadores descubrieron que podían inhibir la formación de estos NanoBridges, que son alrededor de 300 micras de largo, dando a dosis bajas de fármacos que interfieren con la actina.
Cuando los investigadores dieron a estos fármacos a ratones con tumores que normalmente hacen metástasis, los tumores no se extendieron.
El laboratorio de Sengupta está ahora tratando de averiguar el mecanismo de formación nanobridge con más detalle, con la mirada puesta en el desarrollo de fármacos que actúan más específicamente para inhibir el proceso.
"Si podemos entender primero cómo se forman estas estructuras, entonces podemos tratar de diseñar terapias dirigidas para inhibir su formación, lo que podría ser un nuevo campo prometedor para el desarrollo de fármacos que se dirigen específicamente a la metástasis", dice Connor.
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