Un equipo interdisciplinario de investigadores del Instituto Indio de Ciencia (IISc) ha utilizado un modelo tumoral en 3-D y nanomotores impulsados ​​magnéticamente para investigar el microambiente de las células cancerosas. El equipo está formado por investigadores del Centro de Nano Ciencia e Ingeniería (CeNSE) y del Departamento de Reproducción Molecular, Desarrollo y Genética (MRDG).

En su trabajo, publicado en Angewandte Chemie , el equipo dirigió nanomotores helicoidales de forma remota a través de un campo magnético externo a través del modelo tumoral para detectar, mapear y cuantificar los cambios en el entorno celular. El modelo comprende células sanas y cancerosas incrustadas en una matriz de membrana basal reconstituida, e imita el entorno del cáncer de mama.

El estudio destaca una nueva forma de atacar las células cancerosas al maniobrar nanomotores dentro de un tumor y esperar a que se localicen en las cercanías del sitio canceroso. "Intentamos conducir los nanomotores hacia las células cancerosas en un modelo de tumor y observamos que se pegaban a la matriz cerca de las células cancerosas, pero esto no se observó cerca de las células normales, "dice Debayan Dasgupta, un co-primer autor y Ph.D. estudiante en CeNSE.

La matriz extracelular (MEC) es una compleja red tridimensional de proteínas y carbohidratos secretados por las células vivas en su vecindad. Sin embargo, cuando las células cancerosas secretan material fresco en el ECM, interrumpe la composición química y física de la ECM nativa que rodea las células sanas, degradando el medio ambiente local. Por lo tanto, comprender cómo se altera el microambiente celular debido a las células cancerosas y medir estos cambios cuantitativamente podría ser vital para comprender la progresión del cáncer.

En el estudio actual, los investigadores descubrieron que a medida que los nanomotores se acercaban a la membrana de la célula cancerosa, se adhirieron a la matriz con más fuerza que a las células normales. Para medir la fuerza con la que los nanomotores se unen a la matriz, el equipo calculó la intensidad del campo magnético necesaria para superar la fuerza adhesiva, y seguir adelante.

"Esto significa que las células cancerosas están haciendo algo. Entonces, Hicimos algunas mediciones y descubrimos que [la fuerza adhesiva] dependía del tipo de células, la fuerza de la interacción y también a qué lado de la célula se acercó el nanomotor, "explica Ambarish Ghosh, Profesor asociado en CeNSE y uno de los autores principales. "En el final, realmente terminamos descubriendo una propiedad física de un entorno biológico importante ".

La razón por la que los nanomotores parecen adherirse mejor a las células cancerosas es su ECM cargado. Esto puede deberse a la presencia de 2, Ácido siálico de 3 enlaces, una molécula conjugada con azúcar que confiere una carga negativa en el entorno de las células cancerosas, los investigadores encontraron. Visualizaron la distribución de estos azúcares utilizando marcadores fluorescentes y encontraron que los ácidos siálicos se distribuían hasta 40 micrómetros desde la superficie de la célula cancerosa, la misma distancia hasta la cual los nanomotores experimentaron una fuerte adhesión.

Para contrarrestar este efecto adhesivo, el equipo cubrió los nanomotores con perfluorooctiltrietoxisilano (PFO) que los protegió del entorno cargado. Los nanomotores recubiertos no se adhirieron a la matriz cerca de las células cancerosas, mientras que los motores sin revestimiento se aferraron a la matriz, confirmando el hecho de que el microambiente del cáncer cargado negativamente interactúa con los nanomotores entrantes, dejándolos inmóviles.

"Lo que fue una hermosa sorpresa fue que en un entorno así, descubrimos que las células cancerosas agresivas terminaron remodelando su entorno haciéndolas más pegajosas, y más rico en azúcares cargados específicos, "dice Ramray Bhat, Profesor asistente en MRDG y uno de los autores principales. "Esta carga puede potencialmente usarse para atacar y matar pequeñas poblaciones de células cancerosas escondidas entre sus contrapartes normales, por lo que estamos ampliando estos estudios a los animales vivos ".