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La mayoría de las células de nuestro cuerpo -ya sean óseas, musculares o del páncreas- se fijan en el lugar adecuado con la ayuda de unos diminutos anclajes (llamados "adherencias focales"). Estos fuertes anclajes utilizan cadenas de proteínas para unir la célula al colágeno, la proteína que da estructura a nuestro cuerpo.
Los anclajes ayudan a las células a permanecer en su sitio y, en su mayor parte, a resistir las alteraciones de su entorno, pero si una célula se transforma en una célula cancerosa, la cadena puede romperse y permitir que el cáncer se extienda a otras partes del cuerpo.
Ahora, por primera vez, un equipo de científicos de la UNSW de Sydney ha encontrado la proteína específica (o eslabón) de la cadena responsable de mantener la conexión.
Los hallazgos, publicados hoy en Nature Materials, amplían nuestra comprensión de la mecánica celular y podrían ayudar a dar nuevas direcciones a la investigación del cáncer.
"Hemos identificado la proteína esencial para que estas uniones funcionen", afirma Maria Lastra Cagigas, autora principal del estudio y candidata al doctorado Scientia en UNSW Medicine & Health.
"Si estas fijaciones fallan, la célula podría ser más propensa a moverse e invadir tejidos, como el cáncer".
Los científicos ya sabían que el cáncer debilita los anclajes de las células de alguna manera, pero no sabían exactamente cómo ocurre.
Una de las razones por las que ha sido tan difícil estudiarlo es el minúsculo tamaño de la cadena de anclaje: sólo tiene unos pocos nanómetros de grosor, aproximadamente una décima parte del tamaño de un cabello humano.
El equipo utilizó un microscopio crioelectrónico 3D especializado -una potente técnica de obtención de imágenes que utiliza un microscopio electrónico para crear imágenes de alta resolución de las células- para identificar la tropomiosina como la proteína clave de la cadena que mantiene el anclaje en su sitio. La criomicroscopía electrónica es actualmente la técnica más poderosa para observar las proteínas dentro de las células, y su desarrollo ganó el Premio Nobel de Química en 2017.
"Esta es la primera vez que podemos ver realmente en detalle cómo es la cadena del ancla", dice el profesor Peter Gunning, coautor del estudio. El equipo realizó los hallazgos en la Unidad de Microscopía Electrónica Mark Wainwright de la UNSW, y son los primeros en el mundo en utilizar esta técnica para observar estas cadenas de tropomiosina.
"Es una tecnología completamente nueva".
Los investigadores identificaron el papel de la tropomiosina en la cadena del ancla comparando células normales con células de pacientes con cáncer de huesos, junto con células cancerosas creadas en el laboratorio.
A continuación, probaron a introducir la tropomiosina en las células cancerosas y, sorprendentemente, los anclajes consiguieron volver a unirse.
"De cara al futuro, queremos saber si podemos aprovechar estos conocimientos para reducir la invasión de las células cancerosas", dice la Sra. Lastra Cagigas.
"A corto plazo, podríamos utilizar esta información para averiguar si un cáncer tiene predisposición a hacer metástasis, es decir, a desplazarse por todo el cuerpo.
"A largo plazo, podríamos estudiarlo como un objetivo potencial en el tratamiento del cáncer".
El profesor Gunning y la coautora, la profesora Edna Hardeman, que llevan 40 años investigando en este campo de la ciencia, dicen que es un hito en la comprensión de la mecánica celular.
"Ha sido un verdadero placer ver el desarrollo de este trabajo", afirma el profesor Gunning, que recientemente recibió la Medalla del Presidente 2020 de la Sociedad Australiana y Neozelandesa de Biología Celular y del Desarrollo (ANZSCDB) por su contribución a la investigación de la mecánica celular.
"Refuerza lo que esencialmente ha sido el trabajo de toda una vida para nosotros: entender los principios de la arquitectura de las células".
Una posible diana farmacológica
Alrededor del 30 por ciento del cuerpo está compuesto por colágeno, que forma lo que se llama "la matriz".
"La matriz es como un andamio presente en nuestros huesos, ligamentos, músculos y piel. Está en casi todo el cuerpo", dice Lastra Cagigas. "Aparte de las células que se mueven por nuestro cuerpo, como las de la sangre, la matriz de colágeno constituye el hogar de la mayoría de las células, incluidas las cancerosas".
El cáncer de páncreas es uno de los pocos que puede modificar esta matriz en su propio beneficio, creando una "barrera" alrededor del tumor. Esta barrera funciona como mecanismo de defensa, dificultando que los tratamientos contra el cáncer, como la quimioterapia y la inmunoterapia, acaben con las células cancerosas.
El tumor obliga a los fibroblastos asociados al cáncer de páncreas (o PCAF, por sus siglas en inglés) -células que rodean al tumor y que están ancladas por cadenas- a construir esta barrera de defensa. Pero ahora que los científicos han identificado las proteínas del anclaje y la cadena de la célula, pueden explorar estas proteínas como futuras dianas para terapias que podrían aflojar esa barrera.
"Hemos identificado que el tipo de proteína que interviene en la cadena, la tropomiosina, es susceptible de ser medicada", dice el profesor Hardeman.
"Esto significa que es posible desarrollar inhibidores de moléculas pequeñas, o fármacos, que puedan atacar realmente a estas proteínas".
El profesor Hardeman dice que es probable que estos posibles fármacos futuros se administren junto con los tratamientos contra el cáncer, de modo que los fármacos puedan desestabilizar temporalmente la barrera mientras los tratamientos contra el cáncer hacen su trabajo.
Mirando al futuro
Aunque los hallazgos son alentadores, el profesor Gunning afirma que no significa que los fármacos adecuados vayan a estar disponibles para su uso en los próximos años.
"Tenemos un conocimiento de la biología, pero pasar de eso a tratar a un paciente es difícil de predecir", dice.
"Podemos ver cómo es el camino, pero estamos menos seguros de los plazos".
Es más probable que en un futuro próximo -posiblemente en los próximos dos o tres años- la proteína de la cadena, la tropomiosina, pueda ayudar a los científicos a predecir qué tipos de cáncer tienen más probabilidades de propagarse.
"A medida que vamos avanzando en los mecanismos subyacentes del cáncer y ampliando nuestros marcadores de la biología de las células cancerosas, nuestro descubrimiento añade un eslabón que faltaba para el desarrollo de un diagnóstico personalizado del cáncer", afirma el profesor Gunning.
Fuentes, créditos y referencias:
Correlative cryo-ET identifies actin/tropomyosin filaments that mediate cell–substrate adhesion in cancer cells and mechanosensitivity of cell proliferation, Nature Materials (2021). DOI: 10.1038/s41563-021-01087-z