Cuando los tumores crecen dentro de un órgano, también liberan células que entran en el torrente sanguíneo. Estas células pueden viajar a otros órganos, sembrando nuevos tumores llamados metástasis.

Los ingenieros del MIT han desarrollado una técnica que, por primera vez, permite medir la tasa de generación de estas células tumorales circulantes (CTC) en ratones.

Su método, que también revela cuánto tiempo sobreviven las CTC una vez liberadas en el torrente sanguíneo, podría ayudar a los científicos a conocer mejor cómo se propagan los distintos tipos de cáncer en el organismo.

"Al intercambiar sangre entre ratones y contar las CTC en tiempo real, obtuvimos una medición directa de la rapidez con la que las CTC entran en la circulación y el tiempo que tardan en ser eliminadas", afirma Scott Manalis, catedrático de Ingeniería David H. Koch en los departamentos de Ingeniería Biológica e Ingeniería Mecánica, miembro del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer, y autor principal del estudio.

Con su nuevo sistema, los investigadores pudieron estudiar las CTC de tumores de páncreas y de dos tipos de tumores de pulmón.

El estudiante de posgrado Alex Miller y Bashar Hamza PhD '20, un científico visitante del Instituto Koch, son los autores principales del artículo, que aparece hoy en Nature Communications.

Captura de células raras

Las células tumorales circulantes son poco frecuentes en los pacientes: Un mililitro de sangre puede contener entre una y diez células de este tipo. En los últimos años, los investigadores han ideado estrategias para capturar estas escurridizas células, que pueden aportar una gran cantidad de información sobre el tumor de un paciente, e incluso ayudar a los médicos a seguir la respuesta de un tumor al tratamiento.

"Las células tumorales circulantes son atractivas porque se pueden obtener de la sangre y proporcionan una ventana al tumor. Es mucho más fácil que hacer una biopsia del tumor", afirma Manalis.

En los ratones, las CTC son aún más difíciles de encontrar porque los ratones sólo tienen poco más de un mililitro de sangre. Poder estudiar las CTC en ratones podría ayudar a los investigadores a responder a muchas preguntas pendientes sobre la rapidez con la que estas células son desprendidas por los tumores, el tiempo que sobreviven en la circulación y la eficacia con la que siembran nuevos tumores, afirma Manalis.

Para intentar responder a algunas de esas preguntas, Manalis y sus estudiantes diseñaron un sistema que les permite extraer sangre de un ratón con un tumor y hacerla fluir hacia un ratón sano.

A través de un tubo separado, la sangre del ratón sano vuelve a fluir hacia el ratón con tumor. El sistema incluye dos contadores de células (uno para cada ratón) que detectan y extraen de la sangre las células tumorales circulantes.

Con este sistema, los investigadores pueden analizar toda la sangre de cada ratón en menos de una hora. Tras determinar la concentración de CTC en el torrente sanguíneo del ratón portador del tumor y del ratón sano, pueden calcular la velocidad a la que se generan las CTC en el ratón portador del tumor.

También pueden calcular la vida media de las células, una medida del tiempo que sobreviven en el torrente sanguíneo antes de ser eliminadas por el organismo.

En colaboración con miembros del laboratorio de Jacks en el Instituto Koch, los investigadores utilizaron el sistema para estudiar ratones con tres tipos diferentes de tumores: cáncer de páncreas, cáncer de pulmón de células pequeñas y cáncer de pulmón de células no pequeñas.

Comprobaron que la vida media de las CTC era bastante similar entre los tres tipos de tumores, con valores que oscilaban entre 40 segundos y unos 250 segundos. Sin embargo, las tasas de generación mostraban una variabilidad mucho mayor entre los distintos tipos de tumores.

Los tumores de pulmón de células pequeñas, que se sabe que son agresivamente metastásicos, podrían desprender más de 100.000 CTC por hora, mientras que los tumores de pulmón de células no pequeñas y los tumores de páncreas desprenden tan sólo 60 CTC por hora.

Los estudios anteriores, que se basaban en la inyección de células tumorales procedentes de líneas celulares cultivadas en el laboratorio, descubrieron que esas células tenían una vida media de sólo unos segundos en el torrente sanguíneo, pero los nuevos resultados del laboratorio de Manalis sugieren que las CTC endógenas persisten mucho más tiempo.

Generación de metástasis

Los investigadores también demostraron que los ratones sanos que recibieron CTCs desarrollaron posteriormente metástasis, incluso después de haber intercambiado sólo unos pocos miles de CTCs.

Comprobaron que las CTC procedentes de tumores de pulmón de células pequeñas formaban metástasis en los hígados de los ratones sanos receptores, al igual que en los ratones donde se formaron originalmente los tumores.

"Nos dimos cuenta de que estas CTC que inyectamos en el ratón receptor sano empiezan a crecer y a crear metástasis que podemos detectar al cabo de un par de meses", afirma Hamza.

"Fue emocionante observarlo porque validó que nuestra técnica de intercambio de sangre también puede utilizarse para inyectar suavemente una muestra de CTC viables en su entorno sanguíneo nativo sin tener que enriquecerla mediante técnicas in vitro duras".

Con este método, los investigadores esperan ahora estudiar cómo influyen los distintos tratamientos farmacológicos en los niveles de CTC. "Con este sistema, podemos observar la concentración de CTC en tiempo real, por lo que podemos realizar un tratamiento farmacológico y observar cómo está afectando al tiempo de vida media y a la tasa de generación", afirma Miller.

Los investigadores también tienen previsto estudiar con este sistema otros tipos de cáncer, incluidos los de la sangre, como las leucemias y los linfomas. La técnica también podría utilizarse para estudiar la dinámica de circulación de otros tipos de células, incluidas las inmunitarias, como los neutrófilos y las células asesinas naturales.

Fuente: Instituto Tecnológico de Massachusetts