A medida que los tumores crecen dentro de un órgano, también liberan células que ingresan al torrente sanguíneo. Estas células pueden viajar a otros órganos, sembrando nuevos tumores llamados metástasis.
Los ingenieros del MIT han desarrollado una técnica que, por primera vez, les permite medir la tasa de generación de estas células tumorales circulantes (CTC) en ratones. Su enfoque, que también revela cuánto tiempo sobreviven las CTC una vez que se liberan en el torrente sanguíneo, podría ayudar a los científicos a aprender más sobre cómo los diferentes tipos de cánceres se propagan por el cuerpo.
“Al intercambiar sangre entre ratones mientras contamos las CTC en tiempo real, obtuvimos una medida directa de la rapidez con la que las CTC ingresan a la circulación y cuánto tardan en eliminarse”, dice Scott Manalis, profesor de ingeniería David H. Koch en los departamentos de Ingeniería Biológica e Ingeniería Mecánica, miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer y autor principal del estudio.
Usando su nuevo sistema, los investigadores pudieron estudiar las CTC de tumores pancreáticos, así como dos tipos de tumores pulmonares.
El estudiante de posgrado Alex Miller y Bashar Hamza PhD ’20, un científico visitante del Instituto Koch, son los autores principales del artículo, que aparece hoy en Nature Communications .
Captura de células raras
Las células tumorales circulantes son raras en los pacientes: un mililitro de sangre puede contener entre una y diez de estas células. En los últimos años, los investigadores han ideado estrategias para capturar estas células esquivas, que pueden proporcionar una gran cantidad de información sobre el tumor de un paciente e incluso ayudar a los médicos a rastrear cómo responde un tumor al tratamiento.
“Las células tumorales circulantes son atractivas porque se pueden obtener de la sangre y proporcionan una ventana al tumor. Es mucho más fácil que hacer una biopsia del tumor ”, dice Manalis.
En ratones, las CTC son aún más difíciles de encontrar porque los ratones solo tienen un poco más de 1 mililitro de sangre. Ser capaz de estudiar las CTC en ratones podría ayudar a los investigadores a responder muchas preguntas importantes sobre la rapidez con la que los tumores eliminan estas células, cuánto tiempo sobreviven en la circulación y qué tan eficientemente siembran nuevos tumores, dice Manalis.
Para tratar de responder algunas de esas preguntas, Manalis y sus estudiantes diseñaron un sistema que les permite extraer sangre de un ratón con tumor y hacerla fluir hacia un ratón sano. A través de un tubo separado, la sangre del ratón sano fluye de regreso al ratón portador del tumor. El sistema incluye dos contadores de células (uno para cada ratón) que detectan y eliminan las células tumorales circulantes de la sangre.
Con esta configuración, los investigadores pueden analizar toda la sangre de cada ratón en menos de una hora. Después de determinar la concentración de CTC en el torrente sanguíneo del ratón portador del tumor y del ratón sano, pueden calcular la velocidad a la que se generan CTC en el ratón portador del tumor. También pueden calcular la vida media de las células, una medida de cuánto tiempo sobreviven en el torrente sanguíneo antes de que el cuerpo las elimine.
Trabajando con miembros del laboratorio Jacks en el Instituto Koch, los investigadores utilizaron el sistema para estudiar ratones con tres tipos diferentes de tumores: cáncer de páncreas, cáncer de pulmón de células pequeñas y cáncer de pulmón de células no pequeñas.
Descubrieron que la vida media de las CTC era bastante similar entre los tres tipos de tumores, con valores que iban de 40 segundos a aproximadamente 250 segundos. Sin embargo, las tasas de generación mostraron mucha más variabilidad entre los diferentes tipos de tumores. Los tumores de pulmón de células pequeñas, que se sabe que son agresivamente metastásicos, podrían eliminar más de 100.000 CTC por hora, mientras que los tumores de pulmón de células no pequeñas y los tumores pancreáticos eliminan tan solo 60 CTC por hora.
Estudios anteriores que se basaron en la inyección de células tumorales de líneas celulares cultivadas en el laboratorio encontraron que esas células tenían una vida media de solo unos segundos en el torrente sanguíneo, pero los nuevos resultados del laboratorio de Manalis sugieren que las CTC endógenas en realidad persisten mucho más tiempo. que eso.
Generando metástasis
Los investigadores también demostraron que los ratones sanos que recibieron CTC desarrollaron luego metástasis, incluso después de solo intercambiar unos pocos miles de CTC. Descubrieron que las CTC de los tumores pulmonares de células pequeñas formaban metástasis en los hígados de los ratones sanos receptores, tal como lo hicieron en los ratones donde se formaron originalmente los tumores.
“Lo que nos dimos cuenta fue que estos CTC que estamos inyectando en el ratón receptor sano comienzan a crecer y crean metástasis que podemos detectar después de un par de meses”, dice Hamza. “Eso fue emocionante de observar porque validó que nuestra técnica de intercambio de sangre también se puede utilizar para inyectar suavemente una muestra de CTC viable en su entorno sanguíneo nativo sin tener que enriquecerla utilizando técnicas in vitro duras”.
Con este enfoque, los investigadores ahora esperan estudiar cómo los diferentes tratamientos farmacológicos influyen en los niveles de CTC. “Con este sistema, podemos observar la concentración de CTC en tiempo real, de modo que podamos realizar un tratamiento farmacológico y observar cómo está afectando el tiempo de vida media y la tasa de generación”, dice Miller.
Los investigadores también planean estudiar otros tipos de cánceres, incluidos los cánceres de la sangre como las leucemias y los linfomas, utilizando este sistema. La técnica también podría usarse para estudiar la dinámica de la circulación de otros tipos de células, incluidas las células inmunes como los neutrófilos y las células asesinas naturales.
La investigación fue financiada por Virginia y DK Ludwig Fund for Cancer Research, el Cancer Systems Biology Consortium, el National Cancer Institute, el Pew-Stewart Scholars Program for Cancer Research, una Sloan Fellowship in Chemistry y los National Institutes of Health.
Fuente:
Counting cells may shed light on how cancer spreads. (2021, 28 septiembre). Recuperado 30 de septiembre de 2021, de https://news.mit.edu/2021/counting-cells-cancer-0928