Las células cancerosas son un astuto adversario. Una razón por la cual la enfermedad supera muchos tratamientos potenciales es por la diversidad de la población de células cancerosas. Los investigadores han encontrado que esta población es difícil de caracterizar y cuantificar.
Un equipo dirigido por Cornell adoptó un enfoque novedoso e interdisciplinario para analizar el comportamiento de las células tumorales de seno mediante el empleo de una técnica de modelado estadístico más comúnmente utilizado en física y economía. El equipo pudo demostrar cómo la diversidad o heterogeneidad del cáncerlas células pueden verse influenciadas por su entorno químico, es decir, por interacciones con una proteína específica, lo que conduce al crecimiento tumoral.
Un equipo de investigación dirigido por Mingming Wu trabajó con CNF para fabricar este chip microfluídico que contiene cuatro dispositivos idénticos de tres canales. El equipo colocó células tumorales de mama y la proteína quimiocina CCL19 en cada dispositivo y luego utilizó un software de código abierto para analizar el cáncercomportamiento celular.
El artículo de los investigadores, "Chemokine linfoide CCL19 promovió la heterogeneidad de la movilidad celular de las células tumorales de seno dentro de un microambiente 3D revelado por un análisis de distribución Lévy", publicado el 14 de febrero en biología integrativa .
"Es bastante difícil tratar el cáncer. Mucha gente en el campo cree que se debe a la diversidad en la población con cáncer", dijo el autor principal Mingming Wu, profesor de ingeniería biológica y ambiental en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida"Mientras que las células inmunes son redondeadas y un poco similares y se mueven de la misma manera, las células cancerosas tienen formas diferentes y se mueven a diferentes velocidades. Sabemos que los movimientos rápidos son muy letales. ¿Cómo cuantificarías esa heterogeneidad?"
Otro desafío es que solo unas pocas células cancerosas se mueven rápido y causan el mayor daño, y son difíciles de encontrar.
El esfuerzo por rastrear estas células raras es similar a la búsqueda de partículas evasivas que se realiza en el laboratorio del coautor Anders Ryd, profesor de física en la Facultad de Artes y Ciencias. Durante una conversación sobre el café, Ryd y Wu se dieron cuentala investigación sobre células cancerosas podría incorporar el mismo tipo de herramientas estadísticas sofisticadas que han ayudado a los físicos de partículas a comprender fenómenos de energía poco comunes, como el muy buscado bosón de Higgs.
"Lo que hacemos en física de partículas es realmente un análisis estadístico de datos, tratando de averiguar qué formas funcionales describen nuestros datos", dijo Ryd. "Y en este caso aquí, el interés era observar los valores atípicos, las células que migraronAdemás, y caracterizar eso. Muchas de las herramientas que estamos utilizando en física de partículas se prestan muy bien para este análisis ".
El Laboratorio de Biofluídica de Wu trabajó con el Centro de Ciencia y Tecnología NanoScale de Cornell CNF para fabricar un dispositivo microfluídico con tres canales paralelos, cada uno aproximadamente del ancho de un cabello humano. El equipo introdujo células tumorales de seno en el dispositivo, junto con la quimiocinaproteína CCL19, que es secretada por los ganglios linfáticos y se expresa altamente en células tumorales malignas.
Para modelar las trayectorias de las células cancerosas, el equipo utilizó Root, un software de código abierto para realizar análisis estadísticos en física de alta energía y en ciertas aplicaciones económicas.
Los investigadores descubrieron que la presencia de quimiocina causaba que las células cancerosas seleccionadas se movieran más rápido y aumentaba la heterogeneidad.
"Es similar a cómo nosotros como sociedad estamos tratando de hacer que la población sea más diversa, porque sabemos que si la población es diversa, es más robusta, más saludable", dijo Wu. "Creo que el cáncer es el mismomanera. Están haciendo que su población sea más diversa, más indestructible "
Un tratamiento que inhiba el receptor de CCL19 podría disminuir la capacidad de invasión de las células tumorales, aunque eso también podría hacer que las células cancerosas adopten estrategias nuevas y aún más sigilosas para sobrevivir, dijo Wu.
Al analizar cómo responden estas células a las señales ambientales, como los gradientes químicos, la temperatura, la intensidad de la luz y la fuerza mecánica, el equipo de Wu espera dilucidar los principios subyacentes de la biología, que no son tan sencillos como las leyes fundamentalesde física
Su equipo también puede tomar prestadas algunas técnicas.
"Ya hay muchas herramientas en la ciencia física, porque la ciencia física siempre ha sido un campo muy cuantitativo", dijo Wu. "Es solo recientemente que la biología cuantitativa está empezando a formarse. Así que siento que esta integración es poderosaporque no tienes que reinventar la rueda para hacer este modelado "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Cornell . Original escrito por David Nutt. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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