Exploring the interaction between extracellular matrix components of bone marrow and prostate cancer cells in a novel 3D model

Cuando el cáncer se propaga desde su sitio original hacia los huesos, a menudo se esconde en una capa profunda y protectora llamada médula ósea. Este entorno no es solo un espacio de almacenamiento pasivo; es un vecindario complejo lleno de células vivas y un marco estructural pegajoso conocido como matriz extracelular. Piense en este marco como el andamiaje que mantiene unido al vecindario. Durante años, los científicos han sabido que las células cancerosas que se esconden en esta médula ósea pueden entrar en un estado de latencia, o quedarse dormidas, lo que las hace invisibles para los fármacos de quimioterapia estándar. Aunque los investigadores han estudiado cómo las células cancerosas se comunican con sus vecinas, la forma específica en que estas células interactúan con el propio andamiaje pegajoso seguía siendo un misterio. Comprender esta interacción es crucial porque puede explicar por qué algunos pacientes recaen años después del tratamiento, con células latentes que despiertan para causar nuevos y peligrosos tumores.

Un equipo de investigadores del Centro Médico de la Universidad de Rochester se propuso resolver este enigma construyendo un nuevo modelo tridimensional que imita el andamiaje de la médula ósea. En lugar de cultivar células cancerosas en platos de plástico planos, lo que no refleja cómo se comportan en el cuerpo humano, los científicos crearon una esponja porosa hecha de un material natural que se encuentra en los cordones umbilicales. Eliminaron todas las células vivas de este material, dejando atrás solo las proteínas estructurales que se asemejan al entorno de la médula ósea. Luego colocaron dos tipos comunes de células de cáncer de próstata sobre esta esponja para ver cómo reaccionarían. El objetivo era observar si el entorno físico por sí solo podía cambiar las células cancerosas, haciéndolas resistentes a los fármacos o convirtiéndolas en un estado más peligroso, de tipo célula madre.

Los resultados mostraron que el entorno de la esponja tuvo un efecto profundo en las células cancerosas. Cuando las células crecieron dentro de esta estructura tridimensional, se volvieron significativamente más difíciles de eliminar con un fármaco de quimioterapia estándar llamado Docetaxel. Las células también ralentizaron su crecimiento, entrando en un estado de latencia similar a la fase de sueño que les permite sobrevivir al tratamiento en el cuerpo. Sin embargo, el descubrimiento más sorprendente fue que este entorno no afectaba a todas las células cancerosas de la misma manera. Un tipo de célula de cáncer de próstata, conocida como DU145, comenzó a cambiar su identidad. Después de pasar una semana en la esponja, un pequeño grupo de estas células, aproximadamente el cinco por ciento del total, comenzó a mostrar marcadores de células madre cancerosas. Estas son las células raras dentro de un tumor que tienen la capacidad única de iniciar nuevos crecimientos y resistir la terapia. El otro tipo de célula que probaron, PC-3, no experimentó esta misma transformación, lo que sugiere que la capacidad de cambiar depende del tipo específico de célula cancerosa involucrada.

Para confirmar que estas células cambiadas eran de hecho más peligrosas, los investigadores tomaron el pequeño grupo de células alteradas y las inyectaron en ratones. Descubrieron que estas células podían iniciar nuevos tumores con un número mucho menor de las células originales y no alteradas. Mientras que las células originales necesitaban un millón para formar un tumor, las células alteradas podían iniciar un tumor con solo unos pocos miles. Además, cuando se examinaron estos nuevos tumores, mostraron signos de haberse propagado de manera más agresiva. Las células también habían cambiado su forma, volviéndose más alargadas y flexibles, un cambio físico que a menudo ayuda a las células cancerosas a viajar por el cuerpo. Esto sugiere que el andamiaje de la médula ósea hace más que simplemente dar refugio a las células cancerosas; puede reprogramar activamente un subconjunto de ellas en una forma más resistente y peligrosa.

El estudio destaca que la estructura física de la médula ósea juega un papel crítico en cómo se comporta el cáncer de próstata. Al crear un modelo que imita con precisión esta estructura, los investigadores pudieron ver cómo el entorno mismo desencadena cambios en las células cancerosas. Observaron que la interacción entre la célula y el andamiaje puede inducir un estado de latencia y un cambio hacia una identidad de tipo célula madre, que son factores clave en la resistencia al tratamiento. Aunque los investigadores señalaron que todavía necesitan identificar exactamente qué partes del andamiaje causan estos cambios, su trabajo proporciona un camino claro a seguir. Sugiere que, para prevenir el regreso del cáncer, los médicos pueden necesitar atacar no solo las células cancerosas, sino también el entorno específico que les permite esconderse y evolucionar. Este nuevo modelo ofrece una herramienta poderosa para probar cómo romper la conexión entre el cáncer y su hogar protector, lo que potencialmente conducirá a mejores formas de tratar la enfermedad metastásica.