El patrón oculto que distingue a las células cancerosas

Ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) descubrieron que las células epiteliales —que forman barreras protectoras en el organismo— pueden sincronizarse y oscilar de forma colectiva mientras migran, y que esos pulsos coordinados —en los que grupos de células se juntan y se separan repetidamente— podrían ofrecer nuevas pistas sobre el desarrollo del cáncer, el asma y otras enfermedades, informó MIT News.

El hallazgo, publicado en la revista científica Newton, mostró que las células cancerosas más agresivas mantuvieron esa coordinación durante el doble de tiempo que las células sanas. En los experimentos, cada pulso individual duró alrededor de una hora y el seguimiento se extendió hasta 30 horas.

Las células epiteliales recubren y protegen el cuerpo. En un embrión en desarrollo, crecen, se dividen y se desplazan para formar las capas externas de la piel y las superficies de órganos y vasos sanguíneos; también migran hacia una herida para cerrarla, y cuando su comportamiento se altera pueden volverse malignas y propagarse.

Sincronía prolongada en células cancerosas

El equipo midió este pulso colectivo en distintos tipos de células epiteliales: sanas, procedentes de tumores benignos y cancerosas. En todos los casos observaron grupos que se acercaban y se separaban de manera repetida, como una oscilación coordinada, aunque el patrón fue más persistente en las más malignas.

Ming Guo, profesor de ingeniería mecánica del instituto y autor del estudio, explicó que las células cancerosas más agresivas presentan un ritmo “más estable y persistente” que las sanas. Según el investigador, esa coordinación podría funcionar como una señal temprana de la probabilidad de que un tumor se extienda.

El trabajo fue encabezado por Wenhui Tang, exestudiante de posgrado del instituto, y contó además con Mehrana Nejad y L. Mahadevan de la Universidad de Harvard, y Adrian Pegoraro del Centro de Investigación de Metrología del Instituto nacional de metrología de Canadá

Hasta ahora, buena parte de la investigación sobre cómo las células epiteliales organizan tejidos y órganos se había concentrado en la coordinación espacial: hacia dónde se mueven, dónde quedan ubicadas y cómo se relacionan con el tejido en crecimiento. La dimensión temporal de ese movimiento había sido mucho menos explorada.

Tang detectó el patrón al revisar secuencias microscópicas de células epiteliales cultivadas en laboratorio. “Estaba estudiando la migración celular colectiva, y observé que las células se hinchaban, luego se apretaban entre sí y después volvían a hincharse, una y otra vez, formando patrones locales”, recordó. Esa primera observación llevó luego a un análisis más sistemático del fenómeno.

Monitoreo de células vivas con imágenes frecuentes

Los investigadores cultivaron células epiteliales sanas vivas y tiñeron con un colorante fluorescente el núcleo de cada una. Eso les permitió distinguirlas con claridad mientras crecían, se dividían y se desplazaban en placas con nutrientes.

Después, con un microscopio confocal, tomaron imágenes cada pocos minutos. Al unirlas, apareció un patrón repetido: si se observaba un mismo punto, las células se acercaban, se alejaban y volvían a acercarse como si formaran olas.

El grupo repitió el procedimiento con varias líneas de células epiteliales humanas de cáncer de mama. Analizó células de tumores benignos y de grados crecientes de malignidad, y encontró bolsas de pulso sincronizado en todos los tipos, sobre todo en las más cancerosas.

Guo resumió ese comportamiento al señalar que las células más peligrosas “se agrupan con el tiempo” y sostienen una oscilación persistente durante el doble que las sanas. Para el investigador, esa coordinación conjunta podría facilitar su capacidad de invasión.

Los científicos también identificaron una relación entre la sincronización y la densidad celular. En cada placa, sin importar el tipo de célula, los organismos continuaron creciendo, dividiéndose y generando pulsos; a medida que aumentaba su número, también lo hacía la proporción que oscilaba de manera coordinada, hasta alcanzar un máximo.

Superado ese umbral, la sincronía comenzó a disminuir. Tang describió ese comportamiento como un pico de coordinación que cae cuando la densidad sigue aumentando.

El mismo método probaría fármacos para asma y cáncer

Ese vínculo entre densidad y sincronización llamó la atención de los autores por su posible relación con el asma. Las células epiteliales recubren el interior de muchos órganos y tejidos, incluidas las vías respiratorias, donde en personas sanas se compactan hasta formar un revestimiento sólido y estable. En las vías respiratorias asmáticas, en cambio, esas células tienen menos capacidad para compactarse. El resultado es un tejido más suelto y frágil, que se irrita con facilidad y cicatriza peor.

Guo y Tang plantearon que seguir la sincronización celular podría convertirse en una forma de evaluar tratamientos. La idea es observar cómo un fármaco altera ese patrón en células asmáticas o en células malignas.

“Las células más malignas estarían mejor sincronizadas. Después de tratarlas con un fármaco, si su sincronización se interrumpe, entonces podría ser un fármaco eficaz con el que podríamos considerar el siguiente paso”, dijo Guo.