Las células tumorales malignas se deforman mecánicamente más fácilmente que las células normales. permitiéndoles migrar por todo el cuerpo. Las propiedades mecánicas de las células de cáncer de próstata tratadas con los fármacos anticancerosos más utilizados se han investigado en el Instituto de Física Nuclear de la Academia de Ciencias de Polonia en Cracovia. Según los investigadores, Los fármacos actuales se pueden utilizar de forma más eficaz y en dosis más bajas.

En el cáncer un factor clave que contribuye a la formación de metástasis es la capacidad de las células neoplásicas de sufrir deformaciones mecánicas. En el Instituto de Física Nuclear de la Academia Polaca de Ciencias (IFJ PAN) en Cracovia, La investigación sobre las propiedades mecánicas de las células se ha realizado durante un cuarto de siglo. El último estudio, llevado a cabo en cooperación con el Departamento de Bioquímica Médica de la Facultad de Medicina de la Universidad Jagiellonian, se referían a varios fármacos que se utilizan actualmente en la quimioterapia del cáncer de próstata, y específicamente su impacto en las propiedades mecánicas de las células cancerosas. Los resultados son optimistas:todo apunta a que las dosis de algunos fármacos se pueden reducir sin riesgo de reducir su eficacia.

La quimioterapia es un ataque extremadamente brutal no solo a las células cancerosas del paciente sino a todas las células del cuerpo. Al usarlo, los médicos esperan que las células tumorales más sensibles mueran antes de que las sanas comiencen a morir. En esta situación, es fundamental saber elegir el fármaco óptimo en un caso determinado y determinar su dosis mínima, que por un lado garantizará la eficacia del tratamiento y por otro lado minimizará los efectos adversos de la terapia.

Ya en 1999, Los físicos de la FIP PAN demostraron que las células cancerosas se deforman mecánicamente con mayor facilidad. En la práctica, este hecho significa que pueden pasar a través de los estrechos vasos de los sistemas circulatorio y / o linfático con mayor eficacia.

"Las propiedades mecánicas de una célula están determinadas por elementos de su citoesqueleto, como los microtúbulos que examinamos, construido de tubulina (una proteína), filamentos de actina y filamentos intermedios hechos de proteínas como queratina o vimentina, "dice el Prof. Malgorzata Lekka del Departamento de Microestructuras Biofísicas IFJ PAN y agrega:" Las mediciones biomecánicas de las células se llevan a cabo utilizando un microscopio de fuerza atómica. Dependiendo de las necesidades podemos presionar la sonda más o menos en la celda, y de esta manera obtenemos una respuesta mecánica proveniente de estructuras que yacen en su superficie, es decir, en la membrana celular, o más profundo, incluso en el núcleo celular. Sin embargo, para obtener información sobre los efectos de una droga, debemos evaluar qué contribución hace cada tipo de fibra del citoesqueleto a las propiedades mecánicas de la célula ".

En los resultados reportados actualmente, Los físicos de Cracovia presentaron experimentos utilizando la línea celular de cáncer de próstata humano DU145 disponible comercialmente. Esta línea fue elegida por su resistencia a los medicamentos. Someterse a una exposición prolongada a las drogas, estas células se vuelven resistentes a los medicamentos con el tiempo y no solo no mueren, sino que incluso comienzan a dividirse.

"Nos centramos en los efectos de tres fármacos de uso común:vinflunina, colchicina y docetaxel. Todos actúan sobre los microtúbulos, lo cual es deseable ya que estas fibras son esenciales para la división celular. El docetaxel estabiliza los microtúbulos y, por lo tanto, también aumenta la rigidez de las células tumorales y dificulta su migración por todo el cuerpo. Los otros dos fármacos desestabilizan los microtúbulos, para que las células cancerosas puedan migrar, pero debido a las funciones alteradas del citoesqueleto, son incapaces de dividir, "dice el estudiante de doctorado Andrzej Kubiak, el primer autor del artículo publicado en el prestigioso Nanoescala .

Los investigadores de Cracovia analizaron la viabilidad y las propiedades mecánicas de las células 24, 48 y 72 horas después del tratamiento farmacológico, y resultó que los mayores cambios se observaron tres días después de la exposición al fármaco. Esto les permitió determinar dos concentraciones de drogas:una más alta, que destruyó las células, y uno más bajo, en el que aunque las células sobrevivieron, se encontró que sus propiedades mecánicas estaban alteradas. Por obvias razones, lo que sucedió con las células en este último caso fue de particular interés. La interpretación precisa de algunos de los resultados requirió varias herramientas, como un microscopio confocal y citometría de flujo. Su uso fue posible gracias a la cooperación con el Instituto de Farmacología de la Academia de Ciencias de Polonia en Cracovia, el Departamento de Biología Celular de la Facultad de Bioquímica, Biofísica y Biotecnología de la Universidad Jagellónica y la Universidad de Milán (Departamento de Física, Universita degli Studi di Milano).

"Se sabe desde hace algún tiempo que cuando los microtúbulos están dañados, algunas de sus funciones son asumidas por filamentos de actina. La combinación de medidas de las propiedades mecánicas de las células con imágenes de microscopios confocales y de fluorescencia nos permitió observar este efecto. Pudimos determinar con precisión las áreas de la célula afectadas por un fármaco determinado y comprender cómo cambia su impacto con el tiempo. "enfatizó el estudiante de doctorado Kubiak.

Se pueden extraer conclusiones prácticas de la investigación de los físicos de Cracovia. Por ejemplo, el efecto de la vinflunina es claramente visible en la región nuclear pero está compensado por los filamentos de actina. Como resultado, la célula permanece lo suficientemente rígida como para seguir multiplicándose. Por otra parte, 48 horas después de la administración del fármaco, los efectos del docetaxel son más visibles, principalmente en la periferia celular. Este hecho también nos alerta sobre el papel cada vez más importante de los filamentos de actina y hace que la terapia deba apoyarse con un fármaco que actúe sobre estos filamentos.

"Hasta ahora, Ha habido poca investigación sobre la efectividad de bajas concentraciones de medicamentos contra el cáncer. Demostramos que realmente vale la pena interesarse por el tema. Porque si entendemos los mecanismos de acción de los medicamentos individuales, podemos mantener, y en ocasiones incluso aumentar, su eficacia actual y, al mismo tiempo, reducir los efectos secundarios de la quimioterapia. De este modo, la quimioterapia puede volverse más amigable para el paciente, que debe afectar no solo a la salud física del paciente sino también a su actitud mental, tan necesaria en la lucha contra el cáncer, "concluye el profesor Lekka.