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Investigadores de la Universidad de Fukui (Japón) han utilizado nanofibras de alta densidad que imitan el microentorno del cerebro para capturar las células tumorales, lo que abre las puertas a nuevas soluciones terapéuticas para el cáncer cerebral agresivo.
Nuestro cuerpo cura sus lesiones sustituyendo esencialmente las células dañadas por otras nuevas. Las nuevas células suelen migrar al lugar de la lesión, un proceso conocido como migración celular. Sin embargo, la migración celular anormal también puede facilitar el transporte y la propagación de las células cancerosas dentro del organismo. El glioblastoma multiforme (GBM) es un ejemplo de tumor cerebral altamente invasivo que se propaga mediante la migración de las células tumorales. La frecuencia con la que estas células tumorales se extienden y crecen hace que los métodos convencionales de extirpación del tumor sean ineficaces. Además, opciones como la radioterapia y la quimioterapia son perjudiciales para las células sanas y provocan efectos adversos. Para desarrollar mejores estrategias terapéuticas, es necesario conocer con precisión el mecanismo de invasión de las células del GBM.
Una estrategia de tratamiento alternativa que se está considerando consiste en capturar las células tumorales que migran. Resulta que la migración de las células viene dictada por la estructura y la orientación de la matriz extracelular (MEC), estructuras fibrosas que rodean a las células. Por lo tanto, mediante la ingeniería de estructuras similares de geometrías deseadas, es posible ejercer un control sobre el proceso de migración.
Ahora, en un estudio publicado en ACS Applied Bio Materials, investigadores de la Universidad de Fukui (Japón) han diseñado una plataforma basada en nanofibras que se asemejan a la ECM para examinar su efecto sobre las células del GBM. "Fabricamos una lámina nanofibrosa en la que la densidad de las fibras cambia de extremo a extremo de forma gradual mediante una técnica llamada 'electrospinning' y realizamos un experimento de cultivo de células tumorales cerebrales", explica el Dr. Satoshi Fujita, que dirigió el estudio.
Los investigadores observaron claras diferencias en el movimiento de las células en nanofibras de diferentes densidades. Comprobaron que las fibras más densas promovían la formación de grupos de adhesiones focales en las células que daban lugar a una migración celular más lenta.
Aprovechando esta correlación negativa entre el movimiento celular y la densidad de las fibras, los investigadores pudieron controlar y dirigir la migración de las células diseñando una lámina de nanofibras con densidades variables. Al disponer las fibras en una configuración de alta a baja densidad, pudieron restringir el movimiento de las células, ya que la mayoría de ellas fueron capturadas en las zonas de alta densidad. Por otro lado, una configuración de baja a alta densidad tuvo el efecto contrario y fomentó la migración.
Además, observaron que los huecos entre las zonas obstaculizaban la migración de las células, por lo que éstas quedaban atrapadas en las zonas de alta densidad. Esta migración unidireccional se observó por primera vez y los investigadores la bautizaron como atrapamiento celular, en honor a las trampas para peces e insectos que hacen que sus presas se desplacen en una sola dirección antes de atraparlas.
"El estudio demuestra la viabilidad de capturar células migratorias utilizando nanofibras electrohiladas que imitan el microentorno del cerebro", comenta el Dr. Fujita.
El equipo está entusiasmado con las perspectivas de futuro de su plataforma basada en nanofibras. "Está disponible para el diseño de materiales de andamiaje, que son la base de la medicina regenerativa, en combinación con diversas tecnologías de procesamiento de fibras y tecnologías de tratamiento de la superficie del material. Esto podría conducir al desarrollo de aplicaciones prácticas de la medicina regenerativa", afirma el Dr. Fujita. "Además, puede utilizarse como tecnología de procesamiento de soportes de cultivo para la producción eficiente de medicamentos biológicos, incluyendo proteínas, anticuerpos y vacunas."
Fuentes, créditos y referencias:
Wan-Ying Huang et al, Cell Trapping via Migratory Inhibition within Density-Tuned Electrospun Nanofibers, ACS Applied Bio Materials (2021). DOI: 10.1021/acsabm.1c00700
Imagen: El glioblastoma multiforme (GBM) es un tumor cerebral agresivo que se propaga por los tractos de materia blanca del cerebro. Ahora, investigadores de la Universidad de Fukui (Japón) han conseguido diseñar nanofibras que imitan al cerebro y que pueden impedir su propagación. Crédito: American Chemical Society