Le cellule invasive dispiegano un trucco per sfondare i tessuti e diffondersi in altre parti del corpo, rapporto dei ricercatori.

In un nuovo studio, L'imaging time-lapse 3D di "effrazioni" cellulari nel verme trasparente C. elegans rivela un fugace, ancora struttura chiave in azione. Una singola protrusione fuoriesce dalla superficie cellulare, incunea un foro attraverso lo strato protettivo che separa la cellula dagli altri tessuti, e si gonfia finché la breccia non è abbastanza ampia da far passare l'intera cellula.

Questi risultati potrebbero indicare nuovi modi per prevenire le metastasi, la diffusione delle cellule tumorali che in genere rende la malattia più mortale e difficile da trattare. Il lavoro è apparso il 20 novembre sulla rivista Cellula dello sviluppo .

La maggior parte delle cellule del corpo rimane ferma. Ma di tanto in tanto, le cellule entrano in altri tessuti, ha detto l'autore principale David Sherwood, professore di biologia alla Duke University.

La capacità delle cellule di rompersi ed entrare è fondamentale per molti processi normali, come quando la placenta si attacca all'utero durante l'inizio della gravidanza, o quando le cellule immunitarie si fanno strada attraverso le pareti dei vasi sanguigni per raggiungere i siti di lesioni o infezioni.

L'invasione cellulare viene dirottata durante la metastasi, quando le cellule tumorali lasciano i loro siti originali del tumore e si diffondono ad altre parti del corpo.

Spargere, una cellula deve prima penetrare in una rete simile a un foglio di proteine ​​e altre molecole chiamata membrana basale, che sostiene e circonda i tessuti come un involucro di Kevlar.

Uno dei primi passi in questo processo di svolta è stato riconosciuto 30 anni fa, ha detto Sherwood. La membrana basale è troppo densa per scivolare attraverso, così le cellule invasori iniziano spingendo in fuori minuscoli "piedi" molte volte più sottili di un capello umano, chiamato invadopodi. Queste proiezioni a forma di pistone fuoriescono dalla superficie cellulare ogni pochi secondi e poi si ritraggono, finché non si pratica un minuscolo foro nella membrana basale. Cosa succede dopo la violazione iniziale, però, era meno chiaro.

Nel nuovo studio, i ricercatori identificano una seconda struttura che prende il sopravvento dopo che l'invadopodia ha effettuato la prima puntura.

Il gruppo di Sherwood ha utilizzato una fotocamera collegata a un potente microscopio per scattare foto di cellule di vermi invasori ogni cinque minuti per un massimo di tre ore.

Hanno rintracciato una cellula specializzata chiamata cellula di ancoraggio, che sfonda la membrana basale che separa l'utero del verme dalla sua vulva per collegarli in modo che il verme possa deporre le uova.

Sherwood e colleghi hanno scoperto che la cellula di ancoraggio di C. elegans svolge questo compito con l'aiuto di un'unica grande sporgenza che si incunea nel minuscolo foro creato dagli invadopodi, come un piede nella porta. Man mano che la sporgenza si allarga, spinge da parte la membrana basale e amplia il foro esistente.

Piuttosto che allungare come un palloncino, i ricercatori hanno scoperto, la sporgenza si gonfia aggiungendosi alla membrana cellulare dall'interno. Piccole sacche all'interno della cellula chiamate lisosomi si concentrano nel sito della violazione. Una volta lì, si fondono con la membrana esterna della cellula, aumentando la sua superficie. Man mano che la sporgenza si gonfia, una proteina chiamata distroglicani si accumula alla sua base per evitare che il rigonfiamento si sgonfi.

Le forze di spinta "liberano un percorso per l'invasione simile al modo in cui un catetere a palloncino si gonfia per aprire un'arteria, " disse Sherwood. Entro mezz'ora si contrae, lasciando dietro di sé un foro abbastanza largo da consentire il passaggio della cella.

Per fare la sporgenza, lo studio mostra, la cellula si basa su un segnale chimico chiamato netrina e sul suo recettore per dirigere i lisosomi al sito. Alti livelli di netrina sono stati collegati alla metastasi in numerosi tumori umani, il che suggerisce che il meccanismo scoperto dai ricercatori è una caratteristica comune delle cellule invasive, ha detto Sherwood.

I risultati potrebbero anche spiegare perché i farmaci progettati per bloccare la diffusione del cancro prendendo di mira le cellule invasori hanno fallito.

Diversi trattamenti proposti agiscono inibendo enzimi chiamati metalloproteinasi che dissolvono la membrana basale. Il motivo per cui tali terapie hanno avuto un successo limitato negli studi clinici, Sherwood ha detto, potrebbe essere perché ignorano un attore fondamentale nella progressione del cancro:queste sporgenze gonfiabili che fuoriescono dalla cellula tumorale e spingono da parte la membrana basale.

Capire come bloccare il percorso della netrina e impedire alle cellule cancerose di emettere nuove protuberanze potrebbe privarle di uno strumento fondamentale che usano per diffondersi, ha detto Sherwood.

"Le cellule in migrazione hanno un notevole repertorio di tattiche di invasione, " Sherwood ha detto. "Questo studio rivela un altro asso nella manica".