El 'remolque' celular que explica cómo se disemina el cáncer

El estudio de los mecanismos biofísicos implicados en la actividad celular es un campo en auge que está enriqueciendo la comprensión de fenómenos como la diseminación tumoral.

Sonia Moreno. Madrid | soniamb@diariomedico.com | 27/06/2017 00:00

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Anna Labernadie, investigadora Juan de la Cierva en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), en Barcelona. (Jaume Cosialls)

Cada vez cobra más importancia en la investigación básica del cáncer el estudio de los mecanismos biofísicos que permiten la migración de las células. En la diseminación de los tumores, se sabe que las células neoplásicas pueden invadir otros tejidos bien en solitario o bien en cooperación con células del estroma, los fibroblastos asociados al cáncer. Esos fibroblastos actúan sobre la matriz extracelular que rodea al tumor, trazando un camino por el que podrán viajar las células tumorales. La lógica invita a pensar que las células del cáncer siguen el camino desbrozado por los fibroblastos porque les supone menos esfuerzo; sin embargo, una reciente investigación ha desmontando esta idea y pone de relieve las fuerzas que explican ese movimiento: las células del estroma atraen a las tumorales y sirven de remolque de estas para poder invadir a los tejidos vecinos.

Este hallazgo mereció la portada del número de marzo de Nature Cell Biology. Anna Labernadie, investigadora Juan de la Cierva en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), en Barcelona, es la primera autora del estudio, impulsado por la Obra Social "la Caixa", en el que llevaba trabajando varios años.

Esta bióloga, doctorada por la Universidad de Toulouse con una tesis sobre las propiedades mecánicas de los podosomas (unas estructuras de adhesión de los macrófagos), ha recorrido el camino inverso (y tópico) del joven científico que emigra de España a un centro extranjero. "Me interesaba mucho el trabajo que estaba haciendo aquí Xavier Trepat", comenta sobre este profesor Icrea que dirige el Laboratorio de Dinámica Celular en el IBEC, al que Labernadie se incorporó hace cinco años. "Yo quería continuar en el campo de la migración celular y las fuerzas asociadas a esa invasión. Xavier había desarrollado nuevas técnicas para estudiarlo: la microscopia de tracción". Esta nanotecnología pionera permite determinar la fuerza de una célula cuando está migrando.

El peso de un mosquito

A este nivel, la fuerza se mide en nanonewton, una unidad 100.000 veces más pequeña que el peso de un mosquito. Para ello, se analiza el movimiento celular sobre un tejido blando, que se deforma por la tensión; con ayuda de unos marcadores fluorescentes que se desplazan al moverse las células, y de los que se ha medido la fuerza ejercida en el sustrato cuando están solos, se puede calcular la fuerza de la célula sobre un tejido.

Fruto de esa investigación impulsada por la Obra Social "la Caixa", Labernadie encabezó un estudio destacado en 'Nature Cell Biology'

Si bien esta técnica de microscopia de tracción y las de microscopia de fuerza atómica facilitan ya la observación de esos mecanismos, desarrollar un modelo que reproduzca lo que ocurre con las células tumorales en el organismo no es nada sencillo. "No basta con poner a dos células en la placa y mirar", reconoce en su buen castellano Labernadie. "Hay que encontrar el ámbito que mejor imite el comportamiento natural de las células. Pasamos mucho tiempo desarrollando el sistema, hasta llegar al diseño de un agregado de células tumorales, que reproduce de forma muy simple y en tres dimensiones al tumor". De esta forma, pudieron constatar, no sin sorpresa, un comportamiento inusual en los fibroblastos que acudían por atracción química al tumor. "Al entrar en contacto con las células del cáncer, se repolarizaban y se movían en el sentido opuesto al tumor; entonces, las células tumorales se enganchaban a ellos, como un remolque, y eso permitía su diseminación".

El enganche que permite al fibroblasto tirar de la célula tumoral, según revela la investigación, se debe a la interacción entre dos cadherinas: la N-cadherina, que suele estar expresada en los fibroblastos, y la E-cadherina, también presente en las células epiteliales. La actuación conjunta de estas dos moléculas de adhesión celular, "algo que antes no se había identificado, resulta determinante en este proceso de migración celular".

Piel y pulmón

Los experimentos se llevaron a cabo con carcinoma de células escamosas y cáncer de pulmón. "En ambos tipos de tumores hemos visto que se repetía el proceso". Como una continuación dentro de esta línea de trabajo se están buscando "moléculas que se dirijan a la unión entre N-cadherina y E-cadherina, con el objetivo de interrumpir o retrasar la diseminación de la célula neoplásica. Es importante dirigirse a este punto específico, pues se trata de una unión molecular que no se encuentra en un tejido sano, lo que evitaría los efectos colaterales si se actuase sobre una de las dos cadherinas por separado".

Labernadie está ahora centrada en repetir estos experimentos con modelos tumorales más completos y enriquecidos, y con diferentes tipos de células. "Es la primera vez que se demuestra que una interacción mecánica, un enganche físico entre dos células, permite la migración, lo que nos indica que la conexión entre las células no es exclusivamente química, pues hay una parte mecánica importante".

"De ahí la necesidad de que diferentes disciplinas trabajen juntas y de establecer puentes para avanzar en el conocimiento", dice esta científica aludiendo al laboratorio en el que trabaja, integrado por biólogos, físicos e ingenieros, que investigan mirando a la célula desde la física.