Folosind o combinaţie de simulări pe calculator şi studii experimentale, o echipă de cercetători a descoperit indicii vitale privind modul în care celulele cancerului de sân invadează ţesutul mamar.
În modelele tradiţionale de şoarece care sunt utilizate pentru a studia invazia cancerului de sân, cercetătorii prelevează felii subţiri dintr-o tumoră indusă unui şoarece şi le examinează la microscop.
Această procedură oferă informaţii valoroase despre invazia cancerului de sân, spune Corey O'Hern de la Universitatea Yale, autorul principal al studiului, dar este limitată în multe privinţe.
„Problema cu cercetările actuale pe modele de şoareci este că studiile histologice oferă doar felii subţiri ale unei tumori la un singur moment", a declarat într-un comunicat O'Hern, profesor de inginerie mecanică şi ştiinţa materialelor, fizică şi fizică aplicată.
„Acestea nu permit cercetătorilor să urmărească evoluţia spaţio-temporală a invaziei celulelor canceroase", explică cercetătorul.
În acest scop, echipa de cercetare a dezvoltat un nou model computaţional pentru invazia cancerului de sân.
„Cu aceste modele computaţionale nou dezvoltate, putem determina acum modul în care celulele canceroase invadează ţesutul mamar în trei dimensiuni în funcţie de timp. De exemplu, putem estima cât de repede trebuie să se deplaseze celulele canceroase la o anumită distanţă prin ţesutul mamar dens", explică cercetătorul de la Yale.
În plus faţă de modelele computaţionale, echipa dezvoltă, de asemenea, experimente in vitro - sisteme model compuse din bile de dimensiunea micronilor amestecate cu fibre de colagen care reproduc multe caracteristici ale cancerului de sân în modelele animale şi permit validarea simulărilor computerizate.
O'Hern a condus simulările pe calculator, în timp ce experimentele in vitro au fost realizate de profesorul Claudia Fischbach de la Universitatea Cornell.
Studiul a fost publicat recent în revista APL Bioengineering.
În special, cercetătorii s-au concentrat asupra tumorilor de sân care îşi au originea în mucoasa epitelială a canalelor de lapte.
Celulele epiteliale sănătoase rămân împreună şi formează mucoasa canalelor de lapte, dar atunci când se transformă în celule canceroase, ele devin mobile, se separă unele de altele şi se deplasează din conductele de lapte în ţesutul adipos din jur, care este alcătuit din celule grase.
Numărul de celule canceroase care progresează în ţesutul adipos determină probabilitatea ca acestea să invadeze vasele de sânge şi să formeze tumori secundare.
„Suntem interesaţi să înţelegem acest proces, deoarece atunci când celulele canceroase invadează ţesutul adipos, este cu atât mai probabil ca acestea să metastazeze şi să formeze tumori secundare care sunt rareori vindecabile", a precizat cercetătorul.
Dacă celulele canceroase ar fi localizate la nivelul canalelor de lapte, cancerul de sân ar fi mult mai uşor de tratat, explică acesta.
Pe lângă aderenţa celulelor canceroase, alte variabile pe care cercetătorii le analizează includ rigiditatea celulelor adipoase, deoarece celulele mai puţin deformabile fac mai dificilă invadarea ţesutului adipos de către celulele canceroase.
Un alt factor este dimensiunea spaţiilor dintre celulele adipoase şi măsura în care matricea extracelulară (ECM) din cadrul acestor spaţii este aliniată pentru a permite migrarea eficientă a celulelor canceroase.
„Celulele canceroase se mişcă în mod balistic sau difuz? Se pot deplasa suficient de repede pentru a deforma adipocitele? Dacă vom răspunde la aceste întrebări, vom putea înţelege mecanismul fizic prin care celulele canceroase se deplasează prin ţesutul adipos foarte dens", a mai precizat cercetătorul
În absenţa unor „camere minuscule" care să observe invazia cancerului de sân în timp real, combinarea simulărilor pe calculator cu experimentele in vitro ar putea fi cea mai bună abordare, spune el.
Folosind această abordare, laboratorul de la Yale a reuşit să demonstreze că activitatea şi aderenţa celulelor canceroase, rigiditatea celulelor adipoase şi închiderea ECM controlează tranziţia dintre lipsa invaziei şi invazia celulelor canceroase în ţesutul adipos.
Foto: Simulare computerizată a celulelor canceroase şi a ţesutului mamar. Credit: Universitatea Yale, august 2024.
