Cómo la física de las células de cáncer colorrectal contribuye a la metástasis

Un estudio europeo liderado por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) ha investigado cómo las propiedades mecánicas de diferentes tipos de células de cáncer colorrectal influyen en el proceso de metástasis.

El estudio, que utilizó organoides de tumores a partir de células de pacientes, se centró en las células madre cancerosas que expresan la proteína LGR5, un marcador clave en la señalización necesaria para la renovación y diferenciación de células madre intestinales y cancerosas.

Los resultados, publicados en la revista Nature Communications, revelaron diferencias significativas en las propiedades mecánicas entre las células que expresan LGR5 (llamadas LGR5+) y las que no lo hacen (LGR5-).

Se han encontrado diferentes propiedades mecánicas entre las células que expresan la proteína LGR5 (un marcador clave en células madre intestinales y cancerosas) y las que no

Más concretamente, los autores observaron que las células que no expresan LGR5 son más blandas, menos adhesivas y se mueven más rápido, lo que las hace más aptas para moverse desde el tumor principal.

En contraste, las células que sí expresan LGR5 son más aptas para adherirse a las paredes de los vasos sanguíneos y formar brechas que les permiten invadir otros tejidos, lo que facilitaría su crecimiento en nuevos sitios del cuerpo, pudiendo formar metástasis.

“Esta transición entre estos dos tipos celulares, que trabajan en equipo, es un mecanismo adaptativo que las ayuda a soportar los cambios físicos del microambiente y facilita la progresión del cáncer”, explica el coautor Xavier Trepat, profesor de investigación ICREA en el IBEC.

El trabajo demuestra que estas diferencias en las propiedades mecánicas de las células se deben a la disminución de las llamadas proteínas ERM (ezrina, radixina y moesina) que ocurre en las células LGR5+. Estas proteínas conectan la membrana celular con el esqueleto interno de la célula, afectando a su rigidez y adhesión.

Papel crucial de las proteínas ERM

Manipulando estas proteínas, el equipo de investigación pudo hacer que las células LGR5+ y LGR5- se comportaran de manera similar, confirmando el papel crucial de las ERM en las diferencias mecánicas observadas.

Como  detalla la primera autora, Sefora Conti, investigadora del IBEC en el grupo de Trepat, llevaron a cabo varios experimentos para comprobar la acción de ERM: “Añadimos a las células LGR5+ una proteína sintética que imita la función de ERM y observamos que entonces se volvían indistinguibles mecánicamente de las células LGR5-. Por otro lado, redujimos la expresión de las proteínas ERM en células LGR5- y de nuevo observamos que sus diferencias mecánicas respecto a LGR5+ se reducían. Estos resultados demuestran el potencial de las proteínas ERM como objetivo terapéutico para interferir en el proceso metastásico del cáncer colorrectal”.

Estos resultados demuestran el potencial de las proteínas ERM (ezrina, radixina y moesina) como objetivo terapéutico para interferir en el proceso metastásico del cáncer colorrectal

Sefora Conti (IBEC)

Sefora Conti y Xavier Trepat en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña. / IBEC

En colaboración con el grupo del Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona (IRB) liderado por Eduard Batlle, los investigadores también analizaron los patrones de expresión de las proteínas ERM en células individuales de una cohorte de pacientes, mostrando que esta reducción en las ERM es una característica común en los tumores colorrectales.

Estos descubrimientos podrían contribuir al desarrollo de nuevas estrategias para tratar y prevenir la metástasis en el cáncer colorrectal, que es el tercer tipo de cáncer más común en todo el mundo y la segunda causa principal de muertes relacionadas con el cáncer.

Estos descubrimientos podrían contribuir al desarrollo de nuevas estrategias para tratar y prevenir la metástasis en el cáncer colorrectal

Además de los investigadores del IBEC y el IRB, el trabajo ha contado con la colaboración del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona, el Instituto Max Planck de Ciencia de la Luz de Erlangen, en Alemania; el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) de Heidelberg, también en Alemania; la Universidad de Palermo, en Italia, y el Centro de Investigación Príncipe Felipe (CIPF) de Valencia.

Por su parte, Xavier Trepat, líder de la investigación, también es profesor en la Universidad de Barcelona (UB) y miembro del Centro de Investigación Biomédica en Red en Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN).

Referencia:

Sefora Conti, Xavier Trepat et al. “Membrane to cortex attachment determines different mechanical phenotypes in LGR5+ and LGR5- colorectal cancer cells”. Nature Communications, 2024