Las células cancerosas penetran profundamente en su entorno.

POR LÍNEA : beth molinero

Newswise – En el cuento de hadas de Hans Christian Andersen de 1835 ‘La princesa y el guisante’, una princesa se considera genuina debido a su sensibilidad a un guisante colocado debajo de 20 colchones en su cama. Una nueva investigación de la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis descubrió que, al igual que la princesa legendaria, las células cancerosas pueden detectar una capa de células debajo de la capa superior de colágeno en la que normalmente viajan, a diferencia de las células normales.

Amit Pathak, profesor asociado de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales, y Christopher Walter, investigador asociado postdoctoral en el laboratorio de Pathak, descubrieron que las células cancerosas tienen lo que llaman “mecanodetección profunda”, o la capacidad de detectar las propiedades de entornos remotos bajo su radiación inmediata. . la matriz extracelular. Esto podría significar que las propiedades mecánicas de las matrices extracelulares ubicadas lejos de las células podrían regular la migración celular. Los resultados de su investigación han sido publicados en línea en Informes de celda 5 de abril.

Pathak y su equipo han estudiado durante mucho tiempo cómo migran las células para determinar cómo los tumores cancerosos invaden los tejidos, cómo se curan las heridas y cómo crecen los órganos y tejidos. Anteriormente demostraron que las células se mueven más rápido en entornos más rígidos debido a fuerzas y tirones más altos que en entornos blandos.

En el nuevo trabajo, Pathak y Walter crearon dos hidrogeles, uno rígido y otro blando, y agregaron una capa de matriz extracelular a base de colágeno en la parte superior. Usando una amplia variedad de técnicas, incluida la microscopía de fuerza atómica, imágenes de alta resolución y análisis de la dinámica de migración celular, monitorearon el comportamiento de las células epiteliales mamarias humanas normales y las células de cáncer de mama triples negativos en las superficies. Las células normales mostraron pocos cambios en forma o tamaño y se movieron lentamente por encima de la capa de colágeno. Las células cancerosas en el gel subyacente rígido alargaron y extendieron protuberancias más estables, lo que les ayuda a comunicarse a través de las capas de la matriz, migraron más rápido y generaron una mayor atracción de las fibras de colágeno debido a su mecanodetección profunda.

“Las células perciben profundamente su entorno y su polaridad instala una polaridad en la matriz extracelular basada en lo que le dice la célula”, dijo Pathak. “Estos comportamientos sugieren que las formas de las células cancerosas están influenciadas por la rigidez del gel subyacente, mientras que las células normales solo responden al gel de colágeno suave e inmediato. Esto es algo que no se sabía antes. »

La polaridad celular también ayuda a generar fuerza para que las células se muevan en una dirección particular, dijo Walter, pero también necesitan la capacidad de tirar de las fibras de colágeno y cambiar su entorno porque es más favorable a la migración.

“Pudimos deshacernos de su capacidad de detectar la matriz remota cortando el colágeno en sí o entrecruzándolo, eliminando la retroalimentación que la matriz da a las células”, dijo Walter. “Si pierde cualquiera de los mecanismos, la retroalimentación se detiene, por lo que deben tener ambos”.

Pathak dijo que esta retroalimentación de la superficie es importante para la célula. Jairaj Mathur, estudiante de doctorado en ingeniería mecánica y ciencia de los materiales, desarrolló un modelo informático para integrar las fuerzas polarizadas de las células con la remodelación del colágeno para explicar la detección profunda observada en los experimentos.

“Nuestro modelo muestra que si no tienes esta retroalimentación entre las células y la matriz, esta detección de profundidad puede ocurrir por un corto tiempo, pero no se mantendrá”, dijo. “Y es por eso que las células cancerosas son buenas en esto porque pueden reclutar la matriz para la migración y la detección de profundidad”.

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Publicado originalmente por el Escuela de Ingeniería McKelvey

Walter C, Mathur J, Pathak A. La polaridad intracelular y extracelular recíproca permite una mecanodetección profunda a través de matrices en capas. Informes de celdas. En línea el 5 de abril de 2023, impreso el 25 de abril de 2023. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.112362.

El financiamiento para este trabajo fue proporcionado por los Institutos Nacionales de Salud (R35GM128764); Fundación Nacional de Ciencias, Centros de Ciencia y Tecnología, Centro de Ingeniería MecanoBiología CMMI subvención (154857).