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Mapas 3D ultraprecisos de células cancerosas revelan los secretos del crecimiento tumoral
Mapas 3D ultraprecisos de células cancerosas descifran cómo crecen los tumores y ofrecen nuevos enfoques para las terapias.
Mapas 3D ultraprecisos de células cancerosas revelan los secretos del crecimiento tumoral
Los mapas detallados que representan con precisión la ubicación de las células en los tumores y examinan la biología de los tumores ofrecen nuevos conocimientos sobre el desarrollo de varios tipos de cáncer, incluidos los de mama, colon y páncreas, y podrían proporcionar pistas sobre posibles tratamientos.
En una serie de 12 estudios, publicado el 30 de octubre en la revista Nature, investigadores de Human Tumor Atlas Network (HTAN) analizaron cientos de miles de células de tejido humano y animal. Algunos de los estudios describen Mapas celulares en 3D, conocidos como atlas celulares – en tumores, mientras que otros crean “relojes moleculares” que rastrean los cambios celulares que conducen al cáncer.
"Aplicar estas nuevas herramientas al cáncer nos permite verlo desde una perspectiva diferente", afirma Ken Lau, biólogo celular computacional del Centro Médico de la Universidad de Vanderbilt en Nashville, Tennessee, y coautor de un estudio que documenta el curso temporal de los eventos celulares en el desarrollo del cáncer colorrectal. 1. "De hecho, podemos ver cosas que antes no podíamos ver".
Mapeo de tumores
En algunos de los estudios, los investigadores crearon atlas que les permitieron estudiar tumores a nivel unicelular e investigar cómo se desarrolla el cáncer. Un equipo analizó la organización de las células en 131 muestras de seis tipos diferentes de cáncer, incluidos tumores de mama, colon, páncreas y riñón 2. Los científicos descubrieron que diferentes regiones del mismo tumor podrían responder de manera diferente a los fármacos. Comprender cómo responden los diferentes grupos de células a los tratamientos podría ayudar a desarrollar terapias más efectivas.
Otros estudios utilizaron mapeo 3D para examinar muestras de pólipos de colon: crecimientos anormales en el revestimiento intestinal que pueden volverse cancerosos. Identificaron cambios moleculares en las células de los pólipos, incluida la pérdida de conexiones del ADN y cambios en la actividad genética. 3, así como cambios en la respuesta inmune, el crecimiento celular y el metabolismo hormonal. 4, que puede ocurrir temprano y hacer que las células del pólipo se vuelvan malignas.
Las terapias dirigidas a estos cambios podrían hacer que los tratamientos contra el cáncer y las intervenciones sanitarias tempranas sean más eficaces, afirma Ömer Yilmaz, biólogo de células madre del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Cambridge. "El mejor tratamiento para el cáncer es la prevención. Y si podemos comprender cómo responden las diferentes poblaciones de células al medio ambiente y a la dieta, cómo afecta esto a la tumorigénesis y cómo los diferentes clones contribuyen a este proceso, esto podría conducir a mejores métodos de prevención o detección".
Información sobre la inmunidad
Otros atlas proporcionan pistas sobre por qué algunos cánceres son más difíciles de tratar que otros. "Los tumores no están formados únicamente por células cancerosas", dice Daniel Abravanel, médico científico del Instituto del Cáncer Dana-Farber en Boston, Massachusetts, y coautor de un estudio sobre el cáncer de mama. 5. Por ejemplo, las inmunoterapias que no se dirigen directamente a las células cancerosas, pero apoyar al sistema inmunológico para eliminarlos, Menos eficaz contra el cáncer de mama que otros tipos de cáncer, añade.
Para descubrir por qué, Abravanel y sus colegas crearon un atlas de tumores en 3D utilizando docenas de muestras de 60 personas con formas agresivas de cáncer de mama. Observaron cómo se distribuían las células inmunitarias y descubrieron que algunos tipos de células inmunitarias eran más comunes en ciertos tumores, particularmente en personas que habían recibido inmunoterapia.
En tres personas, las biopsias tomadas del mismo tumor con un intervalo de 70 a 220 días mostraron diferencias en la cantidad de células inmunes conocidas como células T y macrófagos. En dos casos, el número de estas células había disminuido con el tiempo, mientras que en el tercero había aumentado.
"Esto realmente muestra cuán dinámico es el microambiente inmunológico y puede explicar por qué los intentos de caracterizar tumores y predecir respuestas a terapias de puntos de control inmunológico a partir de una biopsia en un solo momento han arrojado resultados inconsistentes", dice Brian Lehmann, investigador de cáncer de mama que se especializa en genómica en el Centro Oncológico Vanderbilt-Ingram en Nashville, Tennessee.
En otro estudio, los investigadores encontraron que algunos subtipos agresivos de cáncer de mama contenían más células inmunes que otros y parecían "apagarse" con el tiempo. 6. Estas células expresaron una proteína llamada CTLA4, que limita su capacidad para responder a los tumores. Las terapias dirigidas a CTLA4 han mostrado resultados prometedores en el tratamiento del melanoma y el cáncer de pulmón. "Esto abre posibilidades adicionales para el uso de esta terapia en un subconjunto de cánceres de mama", afirma Lehmann.
reloj CRISPR
Otros experimentos muestran cómo las células se convierten en células cancerosas. En el estudio del cáncer colorrectal, Lau y sus colegas desarrollaron un "reloj molecular" para rastrear cómo las células normales comienzan a proliferar sin control en el intestino. 1. Utilizaron análisis unicelular y una herramienta de edición de genes (CRISPR) para crear mutaciones en el ADN de cada célula. Estas mutaciones actuaron como marcas de tiempo, documentando el curso de los cambios y divisiones de cada célula.
Lau y su equipo aplicaron este enfoque a 418 pólipos de colon humano y descubrieron que hasta el 30% de los pólipos provenían de múltiples tipos de células en lugar de una sola célula. En el 60% de los pólipos, un grupo de células comenzó a "superar" a otros a medida que el pólipo crecía, lo que llevó a la formación de un tumor. Dos estudios similares en ratones 7, 8, que incluye un análisis de 260.922 células individuales de 112 muestras de tejido intestinal, también mostró que una mezcla de células inicia colectivamente tumores colorrectales.
Estos resultados desafían la idea anterior de que el cáncer de colon surge de células únicas y no reguladas en el revestimiento intestinal y pueden abrir nuevas oportunidades para el diagnóstico y la intervención tempranos.
"Para evaluar el riesgo de [crecimientos precancerosos], la gente usa el tamaño. Cuanto más grande es el tumor, mayor es el riesgo", dice Lau. Pero el reloj molecular y otros análisis muestran que “puede haber otros biomarcadores que involucren la genética y la evolución”.
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