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Capendo come le cellule tumorali interagiscono e collaborano per riprodurrsi per metastasi

Le cellule tumorali sono conosciute per migrare e collaborare per formare le reti che funzione come condotti che consentono l'accesso alle sostanze nutrienti ed ai vasi sanguigni. Ora, i ricercatori nel Giappone hanno generato le simili strutture su grande scala dalle cellule tumorali in laboratorio e così hanno guadagnato una migliore comprensione delle forze di fondo e delle loro interazioni.

Le celle di proliferazione cooperano spesso per formare le strutture su grande scala auto-utili; questi comprendono i biofilms batterici, gli strati monomolecolari epiteliali protettivi o persino le configurazioni più complesse quali i capillari endoteliali. Le celle maligne, in un trattamento chiamato mimetismo vasculogenic, formano le strutture che facilitano l'accesso alle sostanze nutrienti per la crescita del tumore ed ai vasi sanguigni per la metastasi. I meccanismi biochimici e biofisici non sono capita buona, poichè questo comportamento utile era difficile da riprodurrsi sperimentalmente finora.

In uno studio pubblicato nel giornale biofisico nel marzo 2020, i ricercatori dall'università di Osaka in collaborazione con l'istituto di ricerca avanzato di TIC, l'istituto nazionale di informazioni e la tecnologia delle comunicazioni (NICT), hanno dimostrato la migrazione e la formazione su grande scala della struttura dalle cellule tumorali sviluppate sul substrato di Matrigel ed hanno sviluppato i modelli simulati semplici che riproducono le loro osservazioni.

Il gruppo di ricerca in primo luogo ha coltivato le celle HeLa, uno sforzo delle cellule tumorali cervicali del tipo di epiteliale, su Matrigel, una miscela gelatinosa della proteina che somiglia all'ambiente extracellulare di molti tessuti ed ha indicato che le celle migrano aggressivamente e formano le strutture su grande scala. Ciò era precedentemente difficile da raggiungere in vitro poichè le celle HeLa sono relativamente non mobili su vetro. Facendo uso della rappresentazione al rallentatore hanno analizzato i reticoli di migrazione delle cellule ed hanno quantificato le strutture su grande scala con una funzione di correlazione due punti.

Abbiamo osservato che motilità aumentata in primo luogo esibita HeLa delle cellule su Matrigel, che più successivamente è diminuito dopo che hanno integrato in una struttura nello spazio distinta. Egualmente abbiamo notato che le celle HeLa nella grande prossimità hanno formato i ponti fra i cumuli delle cellule e che le strutture sono state formate in un modo del dipendente di cella-densità.„

Dott. Tokuko Haraguchi, ricercatore senior a NICT

Per spiegare questi risultati, i ricercatori hanno sviluppato un modello simulato in cui le celle migrano ed interagiscono facendo uso di due forze distinte: le forze remote che agiscono ad una distanza con deformazione del substrato ed il contatto forza fra le celle nella prossimità fisica. Selettivamente permettendo a queste forze, hanno modellato i tre tipi di strutture formate--isole, strutture del tipo di rete e continenti--secondo densità delle cellule.

Tadashi Nakano, autore principale, spiega le implicazioni potenziali dei loro risultati. “Le cellule tumorali possono contare sul mimetismo vasculogenic per la sopravvivenza e proliferazione,„ dice. “Una comprensione completa di questo trattamento può, tramite manipolazione dei parametri pertinenti di densità e della forza delle cellule, inibire queste strutture del tipo di rete. Ciò può avere grande potenziale per lotta contro il cancro.„

Source:
Journal reference:

Nakano, T., et al. (2020) Roles of Remote and Contact Forces in Epithelial Cell Structure Formation. Biophysical Journal. doi.org/10.1016/j.bpj.2020.01.037.