Las fuerzas mecánicas que debemos aprovechar para luchar contra el cáncer
Las fuerzas físicas sustentan muchos procesos biológicos, entre ellos la progresión de tumores sólidos como el cáncer de mama. El equipo del proyecto MECHANO-CONTROL, financiado con fondos europeos, ha aportado nuevos conocimientos sobre el funcionamiento de estas fuerzas y sobre cómo podríamos utilizarlas para luchar contra el cáncer de mama. El equipo también desarrolló herramientas innovadoras que podrían allanar el camino para tratamientos innovadores contra el cáncer. «Una técnica de cribado habitual para detectar el cáncer de mama consiste en palpar la mama para detectar bultos: los tumores de mama son más rígidos que el tejido sano, y esta rigidez impulsa la progresión de la enfermedad», afirma Pere Roca-Cusachs Soulere, director del grupo de Mecanobiología Celular y Molecular del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (España). Para investigar las fuerzas en juego, el equipo interdisciplinario de investigadores las estudió a diferentes escalas, desde las moléculas a los órganos, pasando por todo el organismo. Pudieron establecer cómo estas fuerzas desencadenan el crecimiento del cáncer de mama desde un punto de vista mecánico.
Una reacción mecánica en cadena
Roca-Cusachs Soulere explica lo siguiente: «Con cada movimiento que hacemos, las células de nuestro cuerpo ejercen fuerzas sobre su entorno utilizando los llamados “motores moleculares”. Lo que hemos descubierto es que cuando un tejido es más rígido, las células ejercen fuerza entre sí y sobre su entorno con una dinámica más rápida». La dinámica de la fuerza aplicada modifica las propiedades de los enlaces químicos entre las células y su entorno que transmiten estas fuerzas. Esto inicia una cadena de acontecimientos que puede provocar la deformación del núcleo de la célula, lo cual activa genes relacionados con el cáncer y puede conducir a su invasión.
Detención de la progresión tumoral
El equipo de MECHANO-CONTROL probó técnicas para controlar estas fuerzas mecánicas y detener la progresión tumoral imitando tales interacciones «in vitro» e «in vivo» con ratones. Los datos experimentales se combinaron con modelos computacionales para establecer las reglas que sustentan estas interacciones. El equipo desarrolló tecnologías de hidrogel que servirán de plataforma de pruebas para futuras investigaciones sobre el cáncer y el descubrimiento de fármacos. Los geles, sintetizados en el laboratorio, imitan los distintos niveles de rigidez que pueden experimentar las células. Permitirán a los investigadores probar métodos para influir en estos procesos mecánicos reproduciendo el comportamiento de un tumor en un entorno controlado. Se ha solicitado una patente y el equipo está trabajando en el desarrollo comercial de la plataforma.
Hacia nuevos fármacos antineoplásicos
Roca-Cusachs Soulere y sus colegas también dieron pasos prometedores hacia el desarrollo de fármacos. Consiguieron identificar moléculas prometedoras para contrarrestar la progresión del cáncer y crearon modelos computacionales para establecer el diseño de fármacos. «Por supuesto, el desarrollo de fármacos es un proceso largo y lento que requiere mucho trabajo más allá de la identificación inicial de compuestos activos. Se están haciendo grandes esfuerzos para que su uso en un entorno farmacéutico esté al alcance de la mano». También están estudiando la ingeniería celular como otra posible vía para el tratamiento del cáncer. Además del cáncer de mama, los hallazgos del proyecto MECHANO-CONTROL podrían aplicarse a muchos otros tipos de cáncer con tumores sólidos, como el de páncreas. Los resultados del proyecto también abren nuevas perspectivas para el tratamiento de la fibrosis y el diseño de biomateriales utilizados como implantes en el organismo.
Palabras clave
MECHANO-CONTROL, fuerzas mecánicas, tumores sólidos, cáncer de mama, mecanobiología, tecnologías de hidrogeles, biomateriales