Utilizzando cellule epiteliali di superficie ovarica da topi, i ricercatori della Virginia Tech hanno pubblicato i risultati di uno studio che ritengono aiuterà nella valutazione del rischio di cancro, diagnosi del cancro, ed efficacia del trattamento in una rivista tecnica: Nanomedicina .

Studiando le proprietà viscoelastiche delle cellule ovariche dei topi, sono stati in grado di identificare le differenze tra le prime fasi del cancro ovarico e i fenotipi più avanzati e aggressivi.

I loro studi hanno mostrato che le cellule ovariche di un topo sono più rigide e più viscose quando sono benigne. L'aumento della deformazione cellulare "è direttamente correlato alla progressione da una cellula benigna non tumorale a una maligna che può produrre tumori e metastasi nei topi, " disse Masoud Agah, direttore del laboratorio di sistemi microelettromeccanici (MEMS) della Virginia Tech e investigatore principale dello studio.

I loro risultati sono coerenti con uno studio dell'Università della California a Los Angeles che ha riportato polmoni, Seno, e le cellule metastatiche pancreatiche sono il 70% più morbide delle cellule benigne.

I risultati supportano anche i precedenti rapporti del gruppo Agah sulle proprietà elastiche delle linee cellulari del seno.

Agah ha lavorato con Eva Schmelz del Dipartimento di Nutrizione Umana della Virginia Tech, Alimenti, ed esercizio fisico, Chris Roberts del Virginia-Maryland Regional College of Veterinary Medicine, e Alperen N. Ketene, uno studente laureato in ingegneria meccanica, su questo lavoro supportato dalla National Science Foundation e dall'Institute for Critical Technology and Applied Science del Virginia Tech.

Sono tra i numerosi ricercatori che tentano di decifrare l'associazione di eventi molecolari e meccanici che portano al cancro e alla sua progressione. Poiché hanno successo, i medici saranno in grado di prendere decisioni diagnostiche e terapeutiche migliori basate non solo sull'impronta genetica di un individuo, ma anche su una firma biomeccanica.

Però, poiché il cancro ha molteplici cause, vari livelli di gravità, e un'ampia gamma di risposte individuali agli stessi trattamenti, la ricerca sulla progressione del cancro è stata impegnativa.

Un punto di svolta per la ricerca è arrivato con i recenti progressi nelle nanotecnologie, combinato con l'ingegneria e la medicina. Agah e i suoi colleghi ora hanno la capacità critica di studiare la capacità elastica o di allungamento delle cellule, nonché la loro capacità di aderire ad altre cellule. Questi studi sulla biomeccanica della cellula, legati alla struttura di una cellula "sono cruciali per lo sviluppo di farmaci per la cura delle malattie e metodi di rilevamento, " ha detto Agah.

Utilizzando un microscopio a forza atomica (AFM), un'invenzione relativamente nuova per gli standard di ricerca, sono in grado di caratterizzare la struttura cellulare con precisione su scala nanometrica. Il microscopio analizza cellule vive in coltura ed è in grado di rilevare le principali differenze biomeccaniche tra cellule non trasformate e cancerose.

Da questi studi, le cellule cancerose appaiono più morbide o si deformano a una velocità maggiore rispetto a quelle più sane, controparti non trasformate, Agah ha detto. Inoltre, la loro fluidità aumenta.

I ricercatori del Virginia Tech hanno scelto di studiare il cancro ovarico perché è uno dei tipi più letali nelle donne e viene normalmente diagnosticato tardi nelle pazienti più anziane quando la malattia è già progredita e si è metastatizzata.

Agah ha riferito che non esistevano informazioni precedenti sulle proprietà biomeccaniche delle cellule ovariche umane sia maligne che benigne, e come cambiano nel tempo.

Però, gli studi sui topi condotti da questo gruppo interdisciplinare di ricercatori del Virginia Tech hanno ora mostrato come una cellula, mentre subisce la trasformazione verso la malignità, cambia dimensione, perde il suo design innato di una struttura strettamente organizzata, e acquisisce invece la capacità di crescere autonomamente e formare tumori.

"Abbiamo caratterizzato le cellule in base al loro fenotipo in benigne precoci, intermedio, e fasi tardive aggressive del cancro che corrispondevano alle loro proprietà biomeccaniche, " Agah ha riferito.

"Il modello murino di cancro ovarico rappresenta una valida e innovativa alternativa allo studio delle linee cellulari umane e fornisce importanti informazioni sugli stadi progressivi del cancro ovarico, " hanno commentato Schmelz e Roberts.

"La viscosità cellulare è una caratteristica importante di un materiale perché tutti i materiali mostrano una qualche forma di deformazione dipendente dal tempo, " Agah ha detto. Questo tratto è una parte "imperativo" di qualsiasi analisi delle cellule biologiche.

I loro risultati confermano che il citoscheletro influenza le proprietà biomeccaniche delle cellule. I cambiamenti in queste proprietà possono essere correlati alla motilità delle cellule tumorali e potenzialmente alla loro capacità di invadere altre cellule.

"Quando le cellule subiscono cambiamenti nelle loro proprietà viscoelastiche, sono sempre più in grado di deformarsi, stretta, e migrare attraverso i pori del tessuto o del sistema vascolare che limitano le dimensioni su altre parti del corpo, " ha detto Agah.