Las células cancerosas adoptan un estado hasta ahora desconocido para facilitar la metástasis
Nuevos conocimientos sobre la biología de los tumores
Los antiguos egipcios, tal y como se describe en el Papiro de Ebers, ya sabían que la palpación -sentir bultos endurecidos- puede ayudar a diagnosticar el cáncer de mama. La palpación sigue siendo un elemento importante en la detección precoz del cáncer de mama. Por otra parte, las mediciones de células cancerosas individuales muestran que son más blandas que las células epiteliales sanas de las que proceden, lo que probablemente las hace más capaces de hacer metástasis en el tejido humano denso. Un proyecto de colaboración internacional dirigido por la División de Física de la Materia Blanda de la Universidad de Leipzig ha llegado al fondo de esta aparente paradoja y ha publicado sus conclusiones en la revista Nature Physics.
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Para crecer en un tejido sano, un tumor debe desplazar el tejido circundante. Para ello, debe generar una resistencia mecánicamente estable para ganar espacio. Por otro lado, un alto grado de deformabilidad de las células cancerosas individuales es ventajoso para invadir otros tejidos. Estas exigencias contradictorias se cumplen en los tumores malignos cuando las células cancerosas se vuelven mecánicamente más heterogéneas y blandas, adoptando un nuevo estado material hasta ahora desconocido que combina las ventajas de los sólidos y los líquidos. El físico Thomas Fuhs, de la División de Física de la Materia Blanda de la Universidad de Leipzig, autor principal del estudio, explica: "Las muestras de pacientes con tumores de mama y cuello de útero muestran un mayor espectro de propiedades mecánicas, lo que empuja a las células cancerosas hacia células más blandas, aunque todo el tumor siga siendo una masa sólida".
Motivados por las simulaciones por ordenador, los investigadores encontraron en los grupos de células cancerosas pequeñas islas de células rígidas e inmóviles rodeadas por una multitud de células móviles y blandas. Las células blandas pueden moverse libremente, casi como un líquido, y las rígidas bloquean el movimiento de las demás, atascándose unas a otras como granos de café en un embudo. Los grupos de células cancerosas de un tumor forman un nuevo estado material en el que sólo unas pocas islas sólidas de células duras en un entorno fluido de células blandas son suficientes para que el tejido se comporte como un sólido mecánicamente estable en lugar de como un líquido, a pesar de la mayoría de células cancerosas móviles y blandas. Las islas de células duras están conectadas por puentes de tensión mecánica de células blandas. Este estado estabiliza el tejido lo suficiente como para permitir el crecimiento del tumor, a la vez que proporciona mucho espacio para que las células blandas y móviles se desprendan del tumor para formar metástasis.
"La paradoja de que en los tumores de mama las células que se ablandan formen en realidad una estructura más dura que el tejido original es sólo una contradicción aparente. Este efecto se acentúa aún más porque aquí se comparan células de grasa principalmente muy blandas de la mama sana con células más blandas que las células epiteliales sanas, pero todavía significativamente más duras que las células de grasa", explica el profesor Josef Alfons Käs, de la Universidad de Leipzig. En otros carcinomas, como los de cuello de útero, no hay diferencias en la rigidez macroscópica del tejido sano y del tumoral. Sin embargo, incluso en estos carcinomas existe una distribución más amplia de la elasticidad individual de las células cancerosas, lo que da lugar al nuevo estado mecánico que permite que un tumor mecánicamente estable contenga un alto grado de células móviles capaces de hacer metástasis. Los investigadores suponen que esto es probablemente cierto para todos los tumores sólidos y, por tanto, para el 92% de los pacientes con cáncer.
"Los resultados de nuestro estudio aportan nuevos conocimientos esenciales sobre la biología del tumor o, más concretamente, sobre la cascada metastásica. Los nuevos conocimientos sobre la mecánica de las células cancerosas y el tejido tumoral demuestran que la física del cáncer es un elemento importante para entender la progresión tumoral", explica Fuhs, que añade que el hecho de que las células de un tumor permanezcan completamente atascadas, como en el tejido sano, o que puedan desatascarse debido al ablandamiento de las células cancerosas puede marcar la diferencia para que un tumor haga metástasis.
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