Un novedoso mecanismo de interacción en la enfermedad metastásica ósea
Cuando las células cancerosas invaden por primera vez los tejidos óseos, entran en un entorno ampliamente regulado por osteocitos, que constituyen más del 90 % de nuestras células óseas. Numerosas pruebas indican que se apropian del ciclo normal de remodelación ósea, u equilibrio homeostático entre la formación y la reabsorción del hueso, y pueden permanecer en estado latente durante años y reactivarse para formar lesiones metastásicas.
Un cultivo «in vitro» que resumen la interacción «in vivo» de las células cancerosas con el hueso
El objetivo del proyecto META-DORM era arrojar luz sobre los mecanismos de señalización entre las células cancerosas metastásicas y el microentorno del hueso. Esta investigación, realizada en parte en el laboratorio del difunto profesor Chris Jacobs en la Universidad de Columbia en Nueva York, se llevó a cabo con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie (MSC) e investigó las interacciones físicas y químicas entre las células óseas y cancerosas tanto durante la latencia como durante la estimulación mecánica. «Nuestro objetivo final era estudiar nuevas dianas terapéuticas para evitar o tratar las metástasis del cáncer», explica Stefaan Verbruggen, beneficiario de una beca de investigación MSC. Los científicos del proyecto en el Knight Research Group en la Escuela de Ingeniería y Ciencia de los Materiales en la Universidad Queen Mary de Londres desarrollaron un cocultivo «in vitro» de osteocitos con distintas líneas celulares de cáncer de mama y próstata en el que utilizaron membranas microperforadas para permitirles intercambiar señales de citocina. «La idea era desarrollar una estrategia experimental en el laboratorio que imitara la señalización “in vivo” que se produce durante la metástasis del cáncer», subraya Verbruggen. Además, dado que la carga mecánica del hueso, provocada por el ejercicio físico, tiene una importancia enorme para la señalización ósea sana «in vivo», los científicos también aplicaron la carga a los osteocitos para determinar el efecto sobre la invasión, migración y proliferación de las células cancerosas. Esta configuración novedosa supuso un intento de replicar la señalización «in vivo» y permitió la investigación de interferencias recíprocas entre células metastásicas y nativas bajo condiciones diferentes.
Relevancia de la investigación para su explotación futura
Los descubrimientos principales del estudio mostraron que los osteocitos pueden evitar la proliferación de las células cancerosas y hacer que tengan un comportamiento más migratorio. Esta supresión del crecimiento tumoral parece depender de la presencia de los cilios primarios de los osteocitos, un orgánulo fino que sobresale de la superficie celular y regula la respuesta de los osteocitos ante las fuerzas mecánicas y ciertos estímulos bioquímicos. Sin embargo, las células cancerosas secretan una citocina llamada factor de crecimiento transformante beta (TGF-beta), que reduce la expresión de los cilios primarios en los osteocitos. Como resultado, estos ya no pueden inhibir la proliferación de las células cancerosas, lo que conduce a lesiones neoplásicas en el hueso. «Nuestros resultados indican la presencia de un bucle de retroalimentación en el que las células cancerosas controlan su propio crecimiento metastásico al interferir con el posible mecanismo antineoplásico endógeno del hueso», destaca Verbruggen. El estudio META-DORM ha arrojado luz sobre un mecanismo novedoso que controla la metástasis del cáncer en el hueso y una posible estrategia terapéutica que implica la manipulación de los cilios primarios. El estudio y la explotación ulteriores de este interesante mecanismo tendrán repercusiones importantes en la sociedad europea al aumentar la base de conocimientos de la comunidad científica europea en los campos de la biología de los cilios primarios y la investigación oncológica. El equipo científico ha recibido un premio multidisciplinar del Consejo de Investigaciones de Ingeniería y Ciencias Físicas del Reino Unido y Cancer Research UK para desarrollar una plataforma microfluídica de órgano en un chip que imite mejor el microentorno de tumores óseos «in vivo». «Este modelo de órgano en un chip nos permitirá probar las estrategias terapéuticas potenciales basadas en la modificación farmacéutica de los cilios primarios», concluye Martin Knight, profesor de Mecanobiología en el Instituto de Bioingeniería y codirector del Centro de modelos predictivos «in vitro» y el www.cpm.qmul.ac.uk/emulate/ (Centro Queen Mary+de emulación de órganos en chips) de la Universidad Queen Mary de Londres.
Palabras clave
META-DORM, cáncer, hueso, osteocito, metástasis, tumor, cilios primarios, TGF-beta
