Immagine, a sinistra: immagine di un idrogel morbido con colture cellulari normalmente sviluppate (triangoli pieni). A destra: immagine di un idrogel irrigidito simile a un tumore con cellule trasformate (triangoli aperti). Credito, Matt Ondeck e Jesse Placone.
Uno studio fornisce nuove informazioni su come l’irrigidimento del tessuto mammario svolge un ruolo nello sviluppo del cancro al seno. Esaminando il modo in cui le cellule mammarie rispondono in un idrogel che cambia la rigidità, i bioingegneri dell’Università della California, San Diego, hanno scoperto che diversi percorsi collaborano per promuovere la trasformazione delle cellule del seno in cellule tumorali.
Il lavoro potrebbe ispirare nuovi approcci per inibire la crescita del tumore.
Il team ha riportato lo studio in un documento pubblicato online il 12 febbraio negli Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS).
“Modulando dinamicamente la rigidità del microambiente, possiamo meglio imitare ciò che accade durante la trasformazione delle cellule del seno in uno stato maligno in un piatto di laboratorio”, ha detto l’autore senior Adam Engler, Professore di bioingegneria presso la UC of San Diego Jacobs School of Engineering .
Lo studio fa parte di un crescente corpo di ricerca che mostra che le forze meccaniche – non solo i segnali genetici e biochimici – svolgono un ruolo chiave nello sviluppo e nella diffusione del cancro.
In passato, i ricercatori hanno scoperto che la modellazione degli ambienti del tessuto rigido in vitro favoriva la crescita del tumore.
Ma questi modelli spesso non ricreano completamente ciò che accade nel corpo perché sono statici, ha osservato Engler. “L’irrigidimento dei tessuti è un processo dinamico: è qualcosa che si sviluppa nel tempo”, ha affermato Engler.
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L’approccio di Engler consisteva nell’usare un sistema materiale in cui la rigidità poteva essere regolata dinamicamente mentre le cellule si trovavano all’interno, e quindi vedere come le cellule rispondono a quel cambiamento di rigidità.
“Stiamo cercando di imitare il processo di fibrosi durante la progressione dello sviluppo del tumore“, ha detto Jesse Placone, un postdoctoral fellow nel laboratorio di Engler e un co-autore dello studio. “Quando si forma un sito tumorale, la rigidità locale del tessuto aumenta e modellando questa rigidità dinamica, il nostro sistema è significativamente più rappresentativo di ciò che accade in vivo“.
Il team ha utilizzato un idrogel chiamato acido ialuronico metacrilato, un materiale morbido che può essere irrigidito a vari livelli con l’esposizione ai radicali liberi e alla luce UV. Per prima cosa i ricercatori hanno irrigidito l’idrogel abbastanza da imitare la rigidità del normale tessuto mammario. Quindi, hanno messo in coltura cellule epiteliali mammarie nel gel. Dopo la maturazione delle cellule, la rigidità del gel è stata aumentata a quella di un tumore al seno. ‘La quantità di esposizione UV richiesta in questa fase non è stata sufficiente a danneggiare le cellule’, ha osservato il team.
I ricercatori hanno scoperto che l’irrigidimento innesca percorsi multipli che insieme segnalano alle cellule mammarie di diventare cancerose. I giocatori chiave di questi percorsi includono le proteine TWIST1, TGF-beta, SMAD e YAP.
“In un ambiente dinamico, abbiamo scoperto che questi diversi percorsi agiscono in modo cooperativo: non è sufficiente inibire solo uno di quei percorsi come è stato precedentemente dimostrato in studi di modellazione di ambienti statici e rigidi”, ha affermato Engler. “Da un punto di vista clinico, questo suggerisce che un singolo approccio farmacologico potrebbe non funzionare per tutti i pazienti con tumori al seno“.
Il team ha anche scoperto che una sottopopolazione di cellule mammarie non risponde all’irrigidimento. Engler dice che questa è una buona notizia per le donne perché meno cellule di quanto si pensasse potrebbero trasformarsi in cancro a causa del solo ambiente . Un tale risultato, se si traduce nei pazienti, potrebbe significare meno tumori primari o più piccoli.
Il team ha in programma di esplorare i candidati farmaci per inibire i percorsi e studiare i loro effetti sulla progressione del tumore. Questa ricerca è stata condotta principalmente su linee cellulari geneticamente controllate, quindi il team seguirà studi sulle linee cellulari derivate dal paziente.
Fonte, UC San Diego
