Celulele de cancer metastatic și rechinii, ce au în comun

Atunci când animalele de pradă caută hrană, își maximizează șansele de succes prin adoptarea unui model de mișcare special compus din mulți pași mici, intercalați cu progrese rare, dar lungi spre noi zone de vânătoare.

Se mișcă precum animalele de pradă

Acești așa-numiți „pași Lévy" au fost studiați de mai multe decenii și au fost observați la mamiferele de pradă, la păsări, la rechini și chiar la celulele imunitare care caută celule infectate. Cercetătorii de la Center for Soft and Living Matter, din cadrul Institutului de Științe de Bază (IBS) din Coreea de Sud, și de la câteva institute colaboratoare din SUA, Olanda și Polonia au raportat că atunci când celulele canceroase devin invazive (metastatice) se comportă exact ca rechinii.

Celulele canceroase metastatice diferă de cele nemetastatice nu numai prin genetică, ci și în strategia lor în mișcare: se răspândesc mai rapid și sunt mai direcționate decât celulele cancerigene neinvazive. Publicat în Nature Communications, acesta este primul studiu care a clarificat tiparele lor de navigație.

Caută locurile unde se pot înmulți

În această lucrare, echipa de cercetare a folosit celulele cancerului de prostată, de sân și de piele în stadiu metastatic și nemetastatic, le-au introdus în microtrack-uri liniare și au măsurat dimensiunea pasului celulelor și punctele de cotitură, în timp de până la 16 ore. În plus, oamenii de știință au urmărit traiectoriile celulelor individuale de melanom, direct în interiorul pielii la șoareci vii, la o adâncime de 600 micrometri. În toate cazurile, celulele metastatice s-au mutat în conformitate cu pașii (căile) Lévy, în timp ce celulele canceroase nemetastatice au făcut doar pași mici, un model cunoscut ca mișcare difuză.

La animale, tiparele Lévy sunt considerate a corespunde unei strategii optime de căutare pentru resurse de hrană rare și repartizate aleatoriu. Deși în prezent nu se știe de ce celulele metastatice efectuează astfel de mișcări de răspândire, o ipoteză este aceea că ele profită de aceste tipare pentru a găsi locurile potrivite în care să „însămânțeze" tumori secundare mortale.

Pot fi reprogramate să stea cuminți

Interesant, echipa de cercetare au putut, de asemenea, să reprogrameze tiparele Lévy la celulele metastatice. Utilizând inhibitori chimici specifici sau ARN-uri de interferență scurte (siRNA), oamenii de știință au blocat proteinele selectate implicate în structurarea scheletului celular și a proeminențelor.

Aceste experimente au readuc mișcarea tip Lévy la una unidirecțională, adică la migrații difuze: „Lupii celulari mortali încep să se miște ca niște oi pașnice!" explică modificarea Bartosz Grzybowski, cercetătorul care a coordonat acest studiu. El avertizează, totuși, că aceste rezultate nu au încă o legătură clinică și că ar trebui realizate mai multe lucrări, atât experimentale, cât și teoretice, pentru a înțelege pe deplin aceste fenomene.

Aceste rezultate vin după un deceniu de cercetare. „Tiparele de mișcare Lévy pot fi confundate cu ușurință pentru alte tipuri sau modele de motilitate, din acest motiv fiind necesare un număr mare de traiectorii celulare și analize fizico-statistice destul de complexe pentru a emite concluzii solide", explică Grzybowski, într-un material dat publicității de Institutului de Științe de Bază (IBS). „A meritat efortul, acum teoreticienii și experimentaliștii vorbesc aceeași limbă".

Tehnica modernă permite astfel de constatări

Această lucrare a folosit o mare varietate de tehnici spectroscopice moderne, de la microscoape optice și confocale, pentru a cuantifica mișcările celulare ex vivo (pe micropatremeni modificați chimic sau în geluri imitative de țesut), până la microscoape capabile să urmărească celulele individuale care migrează departe de tumorile implantate în animalele vii.

„Acest studiu este destul de indicativ al complexității tehnice a biologiei celulare moderne în înțelegerea cancerului. Având în vedere toate microscoapele, tehnicile de ARN pentru a modifica dinamica celulelor, și fizica statistică implicate, se poate vedea cât de divers e setul modern de instrumente al biologilor” a arătat, Kristiana Kandere-Grzybowska, autorul corespondent al studiului.

„Cancerul este o boală multifațetată și probabil că nu este surprinzător faptul că înțelegerea manifestărilor sale necesită abordări interdisciplinare. Ceea ce este surprinzător, însă, este cât de viclene pot deveni aceste celule metastatice în navigarea lor prin corp”.

Studiul, integral, poate fi consultat AICI.