Un sistema en 3D puede mejorar el tratamiento contra el cáncer

El nuevo modelo, descrito en un artículo en 'Nature', explica por qué las células cancerosas tienen un sorprendente número de mutaciones genéticas en común.

Una colaboración las universidades de Harvard, Johns Hopkins, en Estados Unidos, y Edimburgo, en Escocia, ha permitido desarrollar un modelo de tumores sólidos que refleja tanto su forma tridimensional como su evolución genética. El nuevo modelo, descrito en un artículo en 'Nature', explica por qué las células cancerosas tienen un sorprendente número de mutaciones genéticas en común, cómo las mutaciones desencadenantes se propagan a través de todo el tumor y cómo evoluciona la resistencia a los medicamentos.

 

Anteriormente, nosotros y otros investigadores hemos utilizado sobre todo los modelos no espaciales para estudiar la evolución del cáncer -explica el director del Programa para la Dinámica Evolutiva y profesor de Matemáticas y Biología de la Universidad de Harvard Martin Nowak--. Pero esos modelos no describen las características espaciales de los tumores sólidos. Ahora, por primera vez, tenemos un modelo por ordenador que puede hacerlo".

 

Una idea clave del nuevo modelo, según Nowak, es la capacidad para que las células migren a nivel local. "La movilidad celular hace que los cánceres crezcan rápido y hace a los cánceres homogéneos en el sentido de que las células de cáncer comparten un conjunto común de mutaciones. Esto es responsable de la rápida evolución de la resistencia a los medicamentos --revela Nowak--. Creo, además, que la capacidad de formar metástasis, que es lo que realmente mata a los pacientes, es una consecuencia de la selección para la migración local".

 

Nowak y colegas, entre ellos Bartek Waclaw, de la Universidad de Edimburgo, que es el primer autor del estudio; Ivana Bozic, de la Universidad de Harvard y Bert Vogelstein, de la Universidad Johns Hopkins, se dispusieron a mejorar los modelos anteriores porque eran incapaces de contestar a preguntas críticas acerca de la arquitectura espacial de la evolución genética.

 

 "La mayoría de los modelos matemáticos en el pasado contablizaron el número de células que tienen mutaciones particulares, pero no su disposición espacial", señala Nowak, quien añade que entender la estructura espacial es importante porque juega un papel clave en cómo los tumores crecen y evolucionan. En un modelo espacial, las células se dividen sólo si tienen espacio para hacerlo, lo que se traduce en un crecimiento lento a menos que las células puedan migrar a nivel local.

 

"Al dar a las células la capacidad de migrar a nivel local --apunta Nowak--, las células individuales siempre puede encontrar un nuevo espacio en el que dividirse". El hallazgo no es sólo un crecimiento más rápido del tumor, sino un modelo que ayuda a explicar por qué las células cancerosas comparten un número inusualmente alto de mutaciones genéticas y cómo la resistencia a los fármacos puede evolucionar rápidamente en los tumores.

 

A medida que se dividen, todas las células --tanto sanas como cancerosas-- acumulan mutaciones, según Nowak, y la mayoría son las llamadas mutaciones "pasajeras" que tienen poco efecto sobre la célula. Sin embargo, en las células cancerosas, aproximadamente el 5 por ciento es lo que los científicos llaman mutaciones "controladoras", cambios que permiten que las células se dividan más rápido o vivan más tiempo.

 

Además del rápido crecimiento del tumor, esas mutaciones hacen avanzar algunas mutaciones anteriores y, como consecuencia, las células cancerígenas a menudo tienen un sorprendente número de mutaciones en común. Del mismo modo, la resistencia a los fármacos surge cuando las células mutan para volverse resistentes a un tratamiento particular. Mientras que las terapias se dirigen a acabar con casi todas las otras células, unas pocas células resistentes comienzan a replicarse rápidamente, provocando una recaída del cáncer.

 

"Esta capacidad de migración ayuda a explicar cómo las mutaciones controladoras son capaces de dominar un tumor y también por qué fracasan las terapias dirigidas a los pocos meses a medida que la resistencia evoluciona --explica Nowak--. Así que lo que tenemos es un modelo informático para tumores sólidos y es esta migración local es de crucial importancia".

 

"Nuestro enfoque no proporciona una cura milagrosa para el cáncer --advierte Bartek Waclaw--. Sin embargo, sugiere posibles formas de mejorar el tratamiento del cáncer. Una de ellos podría ser orientarse a la motilidad celular (es decir la migración local) y no sólo el crecimiento como hacen las terapias estándar".