Los investigadores muestran cómo la ubicación y el entorno de una célula tumoral afectan su identidad

Usando modelos 3D de tumores de cáncer de ovario, los científicos encontraron diferencias en la actividad de los genes según la ubicación de una célula en un tumor, lo que demuestra cómo la ubicación y el entorno de una célula en un tumor canceroso pueden influir fuertemente en qué genes están activos y el papel de la célula en la biología del cáncer. . Más específicamente, el equipo codirigido por investigadores del Centro Nacional para el Avance de las Ciencias Traslacionales (NCATS, por sus siglas en inglés), parte de los Institutos Nacionales de Salud, mostró que la actividad genética en las células en la superficie de un tumor o cerca de ella difería de la de las células más cercanas a la centro tumoral.

El enfoque combina el uso de una tecnología para revelar la actividad genética de células individuales dentro de un tumor con tintes fluorescentes que se propagan a los tumores. El trabajo podría permitir a los investigadores estudiar cómo las mismas enfermedades pueden variar en las personas y progresar de manera diferente. Esta investigación podría ayudar a los médicos a identificar estrategias de tratamiento centradas en áreas específicas de los tumores, lo que podría conducir a mejores terapias para el cáncer y otras enfermedades. El equipo informó sus resultados el 21 de junio en Sistemas celulares.

«Es comúnmente aceptado que la ubicación de una célula y el entorno que la rodea influyen en la identidad de la célula», dijo Craig Thomas, Ph.D., científico traslacional de NCATS. «Dos células pueden ser genéticamente idénticas pero tener diferentes identidades celulares, lo que significa que se activan diferentes genes debido a su ubicación y entorno. Nuestro objetivo era establecer un método sencillo para estudiar este concepto en múltiples entornos».

El nuevo sistema, llamado segmentación por perfusión exógena, o SEEP, aprovecha un colorante que se difunde en las células de todo el tumor a una velocidad definible. La medición de la cantidad de tinte que ingresa en las células tumorales individuales brinda información sobre la ubicación de la célula y, específicamente, su acceso al entorno exterior. Usando métodos computacionales, los investigadores vincularon esta información con la actividad genética de las células, lo que les permitió conectar las identidades de las células con su ubicación.

«Comprender la relación de las células entre sí y los efectos de sus posiciones en el espacio ha sido una cuestión fundamental en el cáncer, los trastornos neurológicos y otras áreas», dijo el coautor Tuomas Knowles, Ph.D., de la Universidad de Cambridge.

En el trabajo, los investigadores utilizaron tres tipos de modelos de laboratorio en 3D (esferoides, organoides y modelos de ratón) creados a partir de células de cáncer de ovario humano. Los esferoides son grupos 3D de células cultivadas en una placa de laboratorio que pueden imitar algunos rasgos de órganos y tejidos. Los organoides, también cultivados en un plato, son modelos 3D más complejos que imitan más de cerca la función y la estructura de órganos y tejidos. En los modelos de ratón, los investigadores implantaron células de cáncer de ovario humano para formar tumores.

«Es fundamental entender que no todas las células de un tumor estarán expuestas a un fármaco de la misma manera», dijo Knowles. «Un medicamento contra el cáncer podría matar las células en la superficie de un tumor, pero las células en el medio son diferentes y se ven afectadas de manera diferente. Es probable que eso contribuya a que algunas terapias fallen».

El método SEEP reveló que las células tumorales cercanas a la superficie del tumor tenían más probabilidades de sufrir una división celular que las células más cercanas al centro del tumor. Las células en la superficie de los tumores también activan genes para protegerlos de las respuestas del sistema inmunitario. No es sorprendente que estas respuestas genéticas estén relacionadas con la forma en que el tumor se esconde de las defensas inmunitarias del cuerpo.

Los investigadores se sorprendieron de las diferencias en la actividad de los genes entre las células en la superficie o cerca de ella y las que se encuentran más adentro en los modelos de tumores de cáncer de ovario. Los hallazgos podrían ayudar a los científicos a comprender mejor cómo se estructuran los tumores. Tal información podría conducir a tratamientos mejorados. Un posible método de tratamiento del cáncer podría ser apuntar a las células que probablemente se vean afectadas en diferentes áreas de los tumores.

«Ciertos tipos de células tumorales son susceptibles a ciertas terapias», señaló el primer autor y estudiante de medicina de la Universidad de Harvard, David Morse, Ph.D. «Saber dónde se encuentran las células y sus niveles de accesibilidad en el tumor podría ayudarnos a decidir cómo usar los medicamentos en combinación. Podría ayudarnos a decirnos durante cuánto tiempo administrar un medicamento y cuándo pasar a otras terapias».