La rigidità del tessuto tumorale gioca un ruolo importante nella diffusione del cancro.

La rigidità del tessuto tumorale gioca un ruolo importante nella diffusione del cancro. Inoltre, secondo due recenti studi dell’Università di Lund, il tessuto tumorale rigido lascia tracce nelle cellule colpite. “Questo ci aiuta a comprendere meglio come le proprietà meccaniche del microambiente tumorale influenzino attivamente lo sviluppo e la diffusione del cancro”, afferma Vinay Swaminathan, docente senior presso l’Università di Lund.

Il cancro non si diffonde in modo casuale in tutto il corpo. L’ambiente fisico che circonda un tumore è costituito da una rete di proteine ​​e zuccheri nota come matrice extracellulare. Questo ambiente svolge un ruolo attivo nel determinare se e come le cellule tumorali invadono i tessuti circostanti. Con lo sviluppo dei tumori, la rete diventa più rigida e meno flessibile, ed è questo che si percepisce come noduli nel caso del tumore al seno, ad esempio. Comprendere come le cellule rispondono a questi cambiamenti fisici si colloca all’incrocio tra ingegneria, fisica e biomedicina: il nucleo del campo noto come meccanobiologia.

Come la rigidità dei tessuti favorisce l’invasione delle cellule tumorali

“Si sospetta da tempo che i cambiamenti fisici nell’ambiente tumorale incoraggino le cellule cancerose a diventare più aggressive. Tuttavia, i precisi meccanismi molecolari e la persistenza dei loro effetti una volta rimosso lo stimolo fisico non sono mai stati completamente chiariti. Sono proprio queste le domande che abbiamo cercato di approfondire”, afferma Vinay Swaminathan, docente senior presso l’Università di Lund e responsabile del gruppo di ricerca in Meccanobiologia Cellulare.

Entrambi gli studi sono stati pubblicati sulla rivista Advanced Science . Il primo studio ha indagato come l’aumento della rigidità nell’ambiente tissutale inneschi la diffusione del cancro. In laboratorio, il team di ricerca ha sviluppato un modello 3D preciso e controllato , costituito da piccoli gruppi di cellule di tessuto mammario, progettato per assomigliare al tessuto mammario normale. Le cellule sono state coltivate all’interno di un gel la cui rigidità poteva essere regolata con precisione, senza disturbare le cellule stesse.

“Utilizzando questo sistema, abbiamo scoperto che, man mano che il tessuto circostante si indurisce, si innesca una specifica catena di eventi molecolari”, spiega il ricercatore associato Kabilan Sakthivel, che ha guidato questo studio.

I ricercatori hanno identificato una catena di tre proteine ​​che guidano questo processo: l’integrina β1 sulla superficie cellulare attiva la proteina di segnalazione FAK, che a sua volta attiva Piezo1, un canale ionico meccanosensibile. Insieme, queste proteine ​​inducono le cellule a rimodellarsi e a invadere il tessuto circostante.

“È fondamentale notare che, quando il tessuto si è ammorbidito nuovamente dopo essersi indurito, l’invasione si è arrestata, il che suggerisce che la tempistica è di enorme importanza. Sembra esserci un punto di non ritorno: intervenendo tempestivamente, è possibile riportare il processo alla normalità. Questo rende le prime modifiche meccaniche nel tessuto tumorale una finestra terapeutica potenzialmente importante”, afferma Sakthivel.

Memoria cellulare duratura e riprogrammazione epigenetica

Il secondo studio si è concentrato sui fibroblasti, cellule di supporto che circondano i tumori e contribuiscono all’irrigidimento dei tessuti. L’esposizione prolungata a un ambiente rigido ha indotto queste cellule a passare permanentemente a uno stato attivato, favorendo la crescita tumorale, un effetto che persisteva anche quando le cellule venivano riportate in un ambiente morbido.

“Questo cambiamento permanente non è stato causato da una mutazione genetica, bensì da modifiche nel modo in cui le informazioni genetiche della cellula sono fisicamente organizzate all’interno del nucleo: un processo noto come riprogrammazione epigenetica”, afferma Swathi Packirisamy, dottoranda che ha guidato il secondo studio.

I ricercatori hanno identificato due percorsi molecolari paralleli alla base di questa riprogrammazione, entrambi convergenti sulla compattazione della cromatina che blocca le cellule in uno stato attivato. Bloccare uno solo di questi percorsi era sufficiente a impedire la transizione, e le cellule già colpite potevano essere riportate al loro stato normale.

“Ciò che mi entusiasma di più è che si tratta di biologia fondamentale: capire come le cellule leggono e ricordano il loro ambiente fisico a livello molecolare. Ma poiché ora possiamo identificare punti specifici in questa catena in cui il processo può essere intercettato o invertito, esiste un percorso concreto da queste scoperte di base verso nuove strategie terapeutiche”

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