Pentru ca celulele canceroase să se răspândescă, acestea trebuie mai întâi să se elibereze de apărarea proprie a unei tumori. Majoritatea tumorilor sunt învelite într-o membrană de protecție „bazală” care menține celulele canceroase în loc pe măsură ce cresc și se divid. Înainte de a se răspândi în alte părți ale corpului, celulele trebuie să rupă membrana bazală.

Inginerii de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) au cercetat membrana bazală a tumorilor de cancer mamar și au constatat că învelișul aparent delicat este la fel de dur ca o folie de plastic, dar surprinzător de elastic, ca un balon, capabil să se umfle la dublul dimensiunii inițiale. Însă, spre deosebire de balon, s-a descoperit că o membrană bazală devine mai rigidă pe măsură ce se extinde.

Această calitate rigidă, dar elastică, poate ajuta membranele bazale să controleze modul în care tumorile cresc. Faptul că membranele par să se rigidizeze pe măsură ce se extind sugerează că pot restricționa, într-o anumită măsură, creșterea și potențialul de răspândire a tumorii sau metastaza.

„În momentul de față ne putem gândi la modalități de a adăuga noi materiale sau medicamente pentru a îmbunătăți în continuare acest efect de rigidizare și pentru a crește rezistența membranei pentru a preveni pătrunderea celulelor canceroase”, spune Ming Guo, autor principal al studiului și profesor asociat de inginerie mecanică la MIT.

Membrana bazală învelește nu numai creșteri canceroase, ci și țesuturi și organe sănătoase. Aceasta servește ca suport fizic care ține țesuturile și organele în loc și ajută la modelarea geometriei acestora, păstrându-le separate și distincte.

Grupul lui Guo este specializat în studiul mecanicii celulare, cu accent pe comportamentul celulelor canceroase și procesele care determină tumorile să metastazeze. Astfel, cercetătorii au investigat modul în care aceste celule interacționează cu mediul înconjurător în timp ce migrează prin corp.

“O întrebare critică care am realizat că nu a primit suficientă atenție este, ce se întâmplă cu membrana care înconjoară tumorile? Pentru a ieși, celulele trebuie să rupă acest strat. Ce este acest strat din punct de vedere al proprietăților materialului? Este ceva la care celulele trebuie să lucreze din greu pentru a le sparge? Asta ne-a motivat să privim în membrana bazală. “

Ming Guo, autor principal al studiului și profesor asociat, inginerie mecanică, Massachusetts Institute of Technology

Pentru a măsura proprietățile membranei, oamenii de știință au folosit microscopia de forță atomică (AFM), folosind o mică sondă mecanică pentru a împinge ușor suprafața membranei. Forța necesară pentru deformarea suprafeței poate oferi cercetătorilor o idee despre rezistența sau elasticitatea unui material. Însă, din cauza faptului că membrana bazală este extrem de subțire și dificilă pentru a se separa de țesutul subiacent, profesorul Guo spune că este dificil să știm din măsurătorile AFM care este rezistența membranei, în afară de țesutul de dedesubt.

În schimb, echipa a folosit o tehnică simplă, similară cu suflarea într-un balon, pentru a izola membrana și a măsura elasticitatea acesteia. Mai întâi au cultivat celule de cancer mamar uman, care secretă în mod natural proteine ​​pentru a forma o membrană în jurul grupurilor de celule cunoscute sub numele de sferoide tumorale. Au crescut mai multe sferoide de diferite dimensiuni și au introdus o microneferă de sticlă în fiecare tumoră. Au injectat tumorile cu fluid la o presiune controlată, determinând membranele să se detașeze de celule și să se umfle ca un balon.

Cercetătorii au aplicat diferite presiuni constante pentru a umfla membranele până când au ajuns la o stare stabilă sau nu s-au mai putut extinde, apoi au oprit presiunea.

Pe măsură ce umflau fiecare sferoid, cercetătorii au observat că, în timp ce capacitatea unei membrane bazale de a se umfla și dezumfla a arătat că este în general elastică ca un balon, detaliile mai specifice ale acestui comportament au fost surprinzător de diferite.

Pentru a arunca în aer un balon este nevoie de o cantitate bună de efort și presiune pentru a porni. Odată ce începe și începe să se umfle puțin, balonul devine brusc mult mai ușor de aruncat în aer. Acest fenomen, cunoscut sub denumirea de instabilitate rapidă, este văzut în baloanele realizate din materiale care sunt liniar elastice, ceea ce înseamnă că elasticitatea lor inerentă, sau rigiditatea, nu se modifică pe măsură ce se deformează sau se umflă.

Dar pe baza măsurătorilor lor, oamenii de știință au descoperit că membrana bazală a devenit în schimb mai rigidă sau mai rezistentă pe măsură ce se umfla, indicând faptul că materialul este neliniar elastic și capabil să-și schimbe rigiditatea pe măsură ce se deformează.

„Dacă ar avea loc instabilitatea instantanee, o tumoare ar deveni un dezastru, ar exploda doar”, spune Guo. “În acest caz nu este așa, ceea ce îmi indică faptul că membrana bazală oferă un control asupra creșterii.

Echipa de cercetare intenționează să măsoare proprietățile membranei în diferite stadii ale dezvoltării cancerului, precum și comportamentul acesteia în jurul țesuturilor și organelor sănătoase. De asemenea, explorează modalități de a modifica elasticitatea membranei pentru a vedea dacă rigiditatea va împiedica spargerea celulelor canceroase.

 

 

Sursă material & imagine www.news-medical.net.