Descubierta una pieza clave para invadir y generar metástasis en cerebro
Un equipo internacional de investigadores ha mostrado por primera vez que los canales iónicos capaces de detectar cambios en las propiedades físicas del entorno celular tienen un papel clave en el proceso de invasión y metástasis tumoral. El descubrimiento podría convertir estos canales en el objetivo de nuevos fármacos que disminuyan el riesgo de propagación de un foco canceroso.
Esquema del proceso de invasión tumoral. Las células tumorales (1) comienzan a degradar mediante los invadosomas (taladrosquímicos ) la primera barrera que limita su movimiento (2). En la parte superior izquierda se muestra una imagen microscópica de estos taladros en una célula(rojo) que perforan y destruyen la barrera que forma la matriz extracelular sobre la que se encuentran (verde). Una vez realizada la perforación, las células atraviesan la barrera y acceden a un nuevo espacio repleto de fibras que dificultan su desplazamiento. Para desplazarse a través de esta intrincada redlas células cambian su forma y tamaño (3 y 4), lo que permite que otras células les sigan (5), o de forma individual mediante movimientos ameboides (6). En la parte inferior izquierda se muestran Imágenes microscópicas de células dentro de la matriz de colágeno. / UPF
La invasión y la metástasis son características que determinan que un cáncer que crece localmente se transforme en un proceso sistémico que ponga en peligro la vida del paciente. Esta diseminación en el cerebro es frecuente en el cáncer de mama y una de las causas más comunes de las muertes por esta enfermedad.
Para llegar hasta dicho órgano, las células del cáncer de mama deben migrar desde el tumor donde se originaron, entrar en el torrente sanguíneo y cruzar otra barrera que protege de forma especial el cerebro, por lo que la mayoría de ellas muere antes de implantarse en él.
El descubrimiento podría convertir estos canales en el objetivo de nuevos fármacos que disminuyan el riesgo de metástasis
Todos y cada uno de estos pasos implican alteraciones mecánicas en las células tumorales. Tienen que modificar su forma y estrujarse para avanzar por los reducidos espacios disponibles. También deben liberar unas proteínas que, a modo de taladro químico, les permiten deshacer las barreras que se presentan a lo largo de su recorrido.
Y finalmente, en el caso de las células del cáncer de mama que metastatizan en cerebro, necesitan unas proteínas, las serpinas, que anulan las defensas naturales del cerebro, permitiendo el crecimiento del tumor en su nueva localización.
Investigadores del Laboratorio de Fisiología Molecular de la Universidad Pompeu Fabra (UPF), liderado por Miguel Ángel Valverde, han identificado que un nivel bajo del canal Piezo2 dificulta la secreción de serpinas, la invasión y la proliferacion; mientras que un nivel alto las favorece. La investigación se publica esta semana en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences y cuenta con la participación de expertos del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y de las Universidades de Grenoble (Francia) y Johns Hopkins (EE UU).
Frenar la supervivencia de células metastásicas
El descubrimiento podría convertir estos canales en el objetivo de nuevos fármacos que disminuyan el riesgo de metástasis. “Nuestro objetivo inicial era averiguar de qué depende que las células del cáncer de mama que producen metástasis en el cerebro liberen las serpinas, para que estas anulen las defensas del cerebro”, explica Carlos Pardo-Pastor, investigador del Laboratorio de Fisiología Molecular de la UPF y primer firmante del artículo.
“Durante el recorrido de una célula metastásica, esta tiene que adaptarse a numerosos cambios en las propiedades físicas y mecánicas de su entorno. Por tanto, postulamos que los canales iónicos que detectan cambios mecánicos y osmóticos en las células pueden ser relevantes para la metástasis”, añade Valverde.
Los canales iónicos que detectan cambios mecánicos y osmóticos en las células pueden ser relevantes para la metástasis
El trabajo, realizado con cultivos celulares de cáncer de mama, analiza la presencia de numerosos canales iónicos que pudieran servir para explorar el entorno físico de las células y describe que las de cáncer de mama que específicamente metastatizan en cerebro presentan unos niveles más elevados del canal Piezo2, por lo que las células que no presentan predilección por este lugar de metástasis.
Los canales iónicos son puertas selectivas a través de las cuales los iones entran y salen de la célula. En el caso de los canales Piezo, su apertura permite el flujo de calcio cuando la célula detecta cambios en la rigidez del entorno o cuando esta atraviesa espacios excesivamente estrechos (conocido como confinamiento celular).
Según detalla el estudio, esta señal de calcio desencadena una amplia gama de respuestas que van desde la organización de la estructura esquelética celular a la activación de factores que controlan la expresión de genes necesarios para mantener la proliferación celular, la secreción de serpinas y la generación de unas estructuras conocidas como invadosomas, necesarias para perforar la matriz extracelular y permitir el paso de las células.
Referencia bibliográfica:
Carlos Pardo-Pastor, Fanny Rubio-Moscardo, Marina Vogel-González, Selma A. Serra, Alexandros Afthinos, Sanela Mrkonjic, Olivier Destaing, Juan F. Abenza, José M. Fernández-Fernández, Xavier Trepat, Corinne Albiges-Rizo, Konstantinos Konstantopoulos, and Miguel A. Valverdea. Piezo2 channel regulates RhoA and actin cytoskeleton to promote cell mechanobiological responses. Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A. Febrero 2018
La investigación ha sido financiada, entre otras fuentes, por el Ministerio de Economía y Competitividad, Fondos FEDER y el Programa María de Maeztu para las unidades de excelencia en investigación y desarrollo
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