Lavorando con colleghi dalla Germania e dagli Stati Uniti, i ricercatori dell'Università di Lipsia hanno compiuto un passo avanti nella ricerca sul modo in cui le cellule tumorali si diffondono. Negli esperimenti, il team di biofisici guidati dal professor Josef Alfons Käs, Steffen Grosser e Jürgen Lippoldt hanno dimostrato per la prima volta come le cellule si deformano per muoversi nei densi tessuti tumorali e passare oltre le cellule vicine. I ricercatori hanno scoperto che le cellule mobili lavorano insieme per fluidificare il tessuto tumorale.

Käs ha guidato il progetto di ricerca in collaborazione con la professoressa Lisa Manning della Syracuse University (USA) e la professoressa Bahriye Aktas dell'ospedale universitario di Lipsia. Ora hanno pubblicato i loro risultati in Revisione fisica X , una rivista leader che pubblica principalmente risultati di ricerca innovativi.

"Queste prime osservazioni di una transizione di fase nei tumori umani cambiano i nostri concetti di base sulla progressione del tumore e potrebbero migliorare la diagnosi e la terapia del cancro, " ha detto Kas, che da anni studia le proprietà fisiche delle cellule cancerose. Ha detto che la ricerca ha mostrato che i tumori umani contengono gruppi di cellule solide e fluide, che sarebbe una svolta nella comprensione da parte degli scienziati della meccanica dei tumori. Ha aggiunto che i risultati costituiscono la base per la prima procedura con la quale le cellule tumorali metastatiche possono già essere rilevate nel tumore.

Nei campioni di tumore dei pazienti dell'ospedale universitario di Lipsia, i ricercatori hanno trovato regioni con cellule mobili e stabili, regioni solide senza movimento cellulare. Dal punto di vista fisico, le cellule non dovrebbero essere in grado di muoversi nella densa massa tumorale:i tumori sono così densamente affollati di cellule che il movimento sarebbe inibito in qualsiasi materiale tipico.

I ricercatori hanno quindi sviluppato un nuovo approccio alla microscopia tumorale dal vivo colorando in modo fluorescente campioni di tumore umano subito dopo l'intervento chirurgico, permettendo loro di osservare dal vivo il movimento delle cellule. Questo li ha portati a scoprire che, contrariamente a tutti i risultati precedenti, questa motilità cellulare ha effettivamente luogo ed è associata a una forte deformazione nucleare. Hanno osservato come le cellule e i loro nuclei si spingano letteralmente attraverso il tessuto deformandosi gravemente.

"Le cellule nei tessuti biologici si comportano in modo molto simile alle persone in un bar. A bassa densità, possono muoversi liberamente. Però, il movimento diventa difficile quando le cose si fanno molto affollate. Ma anche in un bar affollato, puoi ancora passare oltre se ti giri di lato. Questo è esattamente l'effetto che vediamo nei tessuti tumorali, " ha detto Käs. I ricercatori ritengono che questa transizione di fase spieghi come le cellule possono muoversi e moltiplicarsi in un tumore, portando infine a metastasi. I tessuti fluidi si mostravano allungati, cellule e nuclei deformati. Le immagini statiche di cellule allungate e forme nucleari potrebbero quindi fungere da impronta digitale per l'aggressività metastatica di un tumore.

"Questi sono risultati spettacolari nel campo della fisica del cancro. Ora dobbiamo indagare se le regioni del fluido possono prevedere l'aggressività del tumore. Qui abbiamo trovato un marcatore del cancro che indica attivo, regioni mobili e che si basa su un semplice meccanismo fisico, " ha affermato Steffen Grosser. Il professor Käs sta attualmente avviando una sperimentazione clinica per studiare il potenziale della forma cellulare e nucleare come nuovo marker tumorale che potrebbe essere utilizzato per esaminare e trattare i pazienti in un modo molto più mirato rispetto a prima.