Le cellule cancerose maligne cambiano la loro forma e la strategia di migrazione per invadere diversi tipi di tessuto: a scoprirlo sono stati i ricercatori dell’Oregon State University. Questa scoperta getta nuova luce sullo studio dei tumori e in modo specifico sulle metastasi, la diffusione interna della malattia che è responsabile del 95% di tutti i decessi per cancro.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Scientific Reports.
Cellule cancerose: cambiano forma e strategia di migrazione per creare nuove colonie in altri tessuti
“Attraverso miliardi di anni di evoluzione, le cellule hanno imparato una serie di modi distinti per migrare”, ha spiegato il biofisico dell’OSU Bo Sun, che ha guidato lo studio. “Nel normale sviluppo e nei processi fisiologici di mantenimento della salute come la guarigione delle ferite, vengono eseguiti programmi di migrazione specifici quando richiesto. Nel caso di un tumore, tuttavia, tali programmi di migrazione sono sfruttati dalle cellule tumorali per sostenere la loro invasione nei tessuti”.
Il modo in cui le cellule cancerose possono cambiare forma e modalità di viaggio gioca un ruolo enorme nella prognosi di un malato di cancro, ha chiarito Sun: “Molte terapie contro il cancro che prendono di mira un particolare modo in cui una cellula si muove possono non riuscire a fermare la metastasi del tumore in gran parte perché le cellule passano a un altro programma di migrazione disponibile”, ha specificato lo scienziato.
Sun e collaboratori nei college di Scienze e Ingegneria dell’OSU hanno utilizzato una tipologia di intelligenza artificiale nota come visione artificiale per tracciare il programma di migrazione di una cellula in base alla sua forma: la visione artificiale ha ricavato informazioni da foto digitali, video e altri input visivi.
Per questo studio, gli scienziati hanno esaminato le cellule di MDA-MB-23, una linea di cellule di cancro al seno altamente invasive comunemente utilizzate nella ricerca medica. Sun ha parat l’analisi della forma delle cellule al lavoro di un nuotatore che sta praticando dorso, rana o farfalla in base alla posizione in cui i nuotatori stessi impostano il loro corpo e ai movimenti che eseguono.
“La forma delle cellule è determinata dalla funzione cellulare e la perdita della forma caratteristica è associata ad anomalie funzionali“, ha continuato Sun. “Ecco perché la caratterizzazione della forma è stata uno strumento importante per la diagnosi del cancro e di altre condizioni come la malattia dei globuli rossi o i disturbi neurologici”.
I risultati mostrano che le cellule cancerose cambiano le loro modalità di migrazione molto più spesso di quanto si pensasse in precedenza: “Mentre la commutazione costante che abbiamo visto nelle cellule del cancro al seno che abbiamo studiato non massimizza necessariamente la loro velocità in un particolare tipo di tessuto, consente alle cellule di invadere ambienti tissutali eterogenei”, ha rivelato lo studioso.
Durante la metastasi, una cellula cancerosa in migrazione deve farsi strada attraverso la matrice extracellulare che ha proprietà meccaniche distinte e variabili, osservano i ricercatori.
La matrice extracellulare, o ECM, è la parte non cellulare dei tessuti e degli organi e funge da impalcatura e, grazie alla sua varietà di molecole biologicamente attive, svolge una serie di importanti lavori biochimici e biomeccanici.
Le tecniche di apprendimento automatico e visualizzazione impiegate dagli scienziati hanno dimostrato che i cambiamenti di forma di una cellula sono regolati dall’hub di controllo molecolare, la segnalazione Rho/ROCK, che una cellula utilizza per rilevare il proprio ambiente fisico e generare la forza necessaria per il movimento.
Utilizzando un modello che rappresenta due strati meccanicamente distinti di matrice extracellulare, gli scienziati hanno mostrato che le cellule hanno gradualmente cambiato forma e programma di movimento mentre si avvicinavano e attraversavano l’interfaccia degli strati. Questo suggerisce che le transizioni sono essenziali per la metastasi delle cellule cancerose, che richiede la navigazione di ECM non uniforme.
“Il modo in cui la forma di una cellula cambia, la sua morfodinamica, è un fattore cruciale nel determinare il suo potenziale invasivo e, per quanto ne sappiamo, questo è rimasto in gran parte non studiato“, ha dichiarato Sun. “La morfodinamica delle cellule cancerose in migrazione si preannuncia essere un potente strumento per ispezionare lo stato interno e il microambiente delle cellule”.
“Saranno necessarie ricerche future per decodificare la morfodinamica in un linguaggio corporeo ricco e comprensibile delle cellule e per influenzare la morfodinamica come un mezzi per controllare ciò che le cellule stanno facendo“, ha concluso l’esperto.
A collaborare con Sun c’erano i colleghi dell’OSU Christopher Eddy, Helena Raposo, Aayushi Manchanda, Ryan Wong e Fuxin Li. La Gordon and Betty Moore Foundation, la National Science Foundation, il Dipartimento della Difesa e il National Institute of General Medical Sciences hanno finanziato lo studio.
