La expansión de las células tumorales desafía a la física

Investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y de la Universidad de Barcelona (UB) han puesto de relieve que la expansión de células tumorales no obedece a las leyes de la física tal como están formuladas actualmente.

En el estudio, publicado este lunes en la revista Nature Physics y realizado por un equipo liderado por el investigadores del IBEC Xavier Trepat y el catedrático de física de la Universidad de Barcelona (UB) Juame Casademunt, ha desvelado cuáles son las fuerzas que ejercen las células tumorales para esparcirse y ha revelado que "trasciende las leyes de la física como están formuladas actualmente".

Según ha informado el IBE, para llevar a cabo la investigación, los científicos situaron células de tumores de mama sobre una superficie rica en colágeno y observaron cómo se expandían.

Gracias a una tecnología desarrollada por el grupo del investigador Xavier Trepat "se pudieron medir las fuerzas físicas ejercidas por las células durante este proceso, algo que no se había conseguido hasta ahora".

Con este método, los investigadores descubrieron que la expansión del tumor depende de una competición entre fuerzas que consiste en que las células se agarren entre ellas, manteniéndose unidas y, a la vez, se agarren a su entorno para escaparse.

Será en función de qué fuerza predomine que el tumor mantenga una forma esférica o se esparza completamente sobre la superficie, según los investigadores, que han recordado que un tumor maligno se caracteriza por su capacidad de diseminarse por su entorno.

Para que se produzca la expansión, las células del tumor deben adherirse al tejido que las rodea (principalmente colágeno) y ejercer fuerzas sobre él para propulsarse, han indicado.

El joven investigador del IBEC Carlos Pérez, que forma parte del equipo de Xavier Trepat, ha puesto como ejemplo que se trata de un proceso "muy parecido al que ocurre cuando ponemos una gota de agua encima de una superficie".

"En algunas como las baldosas, la gota se esparcirá completamente, mientras que en otras se mantendrá casi esférica", ha señalado.

Sin embargo, pese a las similitudes encontradas entre los tumores y los líquidos cotidianos, la física de ambos fenómenos es muy distinta ya que, "a diferencia de los fluidos pasivos, las células son capaces de generar fuerzas y desplazarse por sí mismas".

De este modo, para entender la expansión de tumores sobre una superficie se ha desarrollado una nueva teoría física que los investigadores han llamado "mojado activo".

El catedrático Jaume Casademunt ha explicado que al pensar en una materia solemos hacerlo en sólidos, líquidos o gases", y que los resultados de la investigación indican que las células vivas "no encajan en este esquema y se comportan como otra forma de la materia, que llamamos materia activa".

En este sentido, Xavier Trepat ha detallado que cuando aparece un tumor las células "acumulan mutaciones y sus propiedades mecánicas cambian".

Generalmente, ha añadido, las células tumorales "pierden uniones entre ellas y ganan uniones con su entorno" por lo que "mientras el tumor crece, el propio entorno también se modifica y aumenta su cantidad de colágeno y rigidez".

Estos cambios "son suficientes para que se desajuste el balance de fuerzas de un tumor y para provocar que las células se diseminen por el entorno", ha detallado Xavier Trepat.

El descubrimiento, que pone de relieve la importancia de las fuerzas físicas en las metástasis, abre la puerta a desarrollar terapias para alterar la mecánica de los tumores como posible tratamiento, ha concluido el IBEC.