Diffusione dei tumori cerebrali spiegata utilizzando i principi della fisica dei fluidi
Josef Käs dell'Università di Lipsia e Ingolf Sack della Charité-Universitätsmedizin Berlin hanno dimostrato che la diffusione di Cellule tumorali cerebrali dipende dalle loro proprietà fisiche e biomeccaniche. Secondo i ricercatori, un piccolo cambiamento nell'elasticità delle cellule del glioma, il tumore cerebrale più pericoloso, modifica significativamente la sua capacità di metastatizzare.
Sack è un chimico e Käs è un fisico. Entrambi sono specializzati nella ricerca sul cancro, ma da prospettive diverse. Sack studia le proprietà meccaniche dei tessuti e dispone della tecnologia di Elastografia a risonanza magnetica sviluppato una combinazione di vibrazioni a bassa frequenza e Risonanza magnetica. Viene utilizzato per monitorare l'andamento delle malattie. Käs, invece, lavora con uno trappola ottica, in cui oggetti in miniatura morbidi come le cellule possono essere deformati con l'aiuto di laser per creare il loro Elastizität e per indagare la deformabilità.
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Due anni fa, i due scienziati hanno scoperto che Cellule di glioma sono più morbide e meno appiccicose delle cellule cancerose di tumori non maligni. Poiché un glioma è difficile da rimuovere perché estende piccoli "tentacoli" nel tessuto circostante, gli scienziati si sono resi conto che le uniche leggi della fisica possono controllare la diffusione di questo cancro. La comparsa di tali "tentacoli" è un fenomeno ben noto nella fisica dei fluidi quando un fluido è inferiore viscosità viene introdotto in un altro liquido.
I ricercatori sono riusciti a reclutare otto pazienti per lo studio, quattro dei quali erano benigni Tumori al cervello e quattro con tumori maligni, di cui tre con gliomi. I risultati dello studio hanno sorpreso gli stessi ricercatori. La cosa notevole era che le proprietà meccaniche di una singola cellula si riflettevano nelle proprietà meccaniche dell'intero tessuto, afferma Käs. Tuttavia, i dati ottenuti suggeriscono un quadro più complesso delle semplici cellule appiccicose che formano un tumore appiccicoso.
In studi precedenti, i tumori maligni erano più morbidi e meno viscosi dei tumori benigni. Tuttavia, e questo era sorprendente, le cellule che formavano non erano meno viscose. Si è scoperto che la cosa più importante era l'elasticità e l'elasticità delle cellule. Ciò era correlato alla capacità del tessuto di "fluire". Per diffondersi, dovevano cellule tumorali schiacciare tra le altre cellule. Secondo i ricercatori questa è flessibilità, non quella viscosità il fattore più importante nella capacità di un tessuto di diffondersi.
Le cellule cancerose non hanno bisogno di apportare particolari modifiche genetiche per iniziare il processo di "estensione dei loro tentacoli". Tutto ciò di cui hai bisogno sono le giuste proprietà meccaniche. Secondo Käs, questo è sufficiente per la crescita dei tessuti altamente invasiva.
La scoperta degli scienziati tedeschi è una buona e una cattiva notizia dal punto di vista terapeutico. La cattiva notizia è che le proprietà meccaniche sono più difficili da alterare rispetto ai processi molecolari. La buona notizia è che ora conosciamo il meccanismo. quando cambiamenti fisici possono rendere un tumore più maligno, possono anche renderlo più benigno. Comprendere questo processo potrebbe aiutare a sviluppare nuove terapie in futuro.