Migración de células cancerosas como si fueran gotas

Las células se desplazan por el organismo con diferentes propósitos: para crear nuevos órganos durante el desarrollo embrionario, para perseguir patógenos, y también para propagar tumores durante la metástasis. Se sabe que, para orientarse, las células pueden detectar señales mecánicas, como la rigidez de su entorno, y también que ciertas células migran de entornos más blandos a más rígidos, en un proceso conocido como durotaxis. La durotaxis es más eficiente cuando se hace de manera colectiva, es decir, cuando las células se mueven en grupo, pero la física que hay detrás de la durotaxis colectiva todavía es poco conocida.

Un equipo internacional que incluye investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), la Universidad de Barcelona (UB), la Universidad de Zaragoza y el Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBERBBN) en España, han creado un nuevo marco teórico y experimental que explica la durotaxis colectiva.

El equipo lo ha coliderado Xavier Trepat, profesor de investigación ICREA en el IBEC y miembro del CIBERBBN, en colaboración con investigadores de la Universidad de Barcelona (UB) y Jesús Martínez de la Fuente del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA) y miembro del CIBERBBN.

Los autores del estudio descubrieron que, a medida que un grupo de células cancerosas migran a superficies cada vez más rígidas, las células primero se aceleran, pero luego se ralentizan. La conclusión es que existe un grado de rigidez óptimo con el cual las células migran más rápido. “También observamos que los grupos celulares adoptaban diferentes formas según la rigidez de la superficie”, explica Macià Pallarès, del IBEC y coautor del estudio.

La mayoría de las teorías para comprender este comportamiento no tienen en cuenta la forma tridimensional del grupo de células, por lo que en este estudio se realizó un modelo 3D. Dadas las similitudes en la forma y el comportamiento entre los grupos de células y las gotas, el equipo desarrolló una teoría de los grupos de células como gotas vivas que pueden propagarse y moverse sobre las superficies. "Usando la física de la tensión superficial, que es la fuerza que hace que las gotas de agua sean esféricas, pudimos explicar las formas y el movimiento de los grupos de células", comenta Irina Pi Jaumà, coautora del estudio e investigadora en el departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad de Barcelona, quien participó en el desarrollo de la teoría.

Este hallazgo muestra que la física del mojado, cuando se generaliza a los líquidos vivos, proporciona una forma de comprender la migración celular sin necesidad de tener en cuenta las complejidades de la comunicación célula-célula.

Un grupo de células cancerosas “mojando” superficies de diferente rigidez (Imagen: Macià Pallarès, Raimon Sunyer)

“Lo que proponemos es que este proceso, la durotaxis, que se definió en el campo de la biología celular, se puede explicar de forma bastante precisa con la física del mojado”, afirma Xavier Trepat, investigador ICREA en el IBEC.

Los hallazgos de este estudio tienen el potencial de conducir a nuevos tratamientos y terapias para pacientes con cáncer, al proporcionar una mejor comprensión de cómo migran y se propagan las células cancerosas.

El estudio se titula “Stiffness-dependent active wetting enables optimal collective cell durotaxis”. Y se ha publicado en la revista académica Nature Physics. (Fuente: CIBERBBN / IBEC)