Conclusiones principales:

Las ondas generadoras de energía en las membranas de las células cancerosas podrían contribuir a la progresión de la enfermedad.

Interrumpir este proceso podría ralentizar o detener la metástasis del cáncer.

Los niveles más altos de ondas enzimáticas parecen estar relacionados con formas más graves de cáncer, lo que indica que su medición podría ayudar a los científicos a clasificar los tipos de cáncer.

En un intento por comprender mejor cómo las células cancerosas impulsan su crecimiento y propagación explosivos, científicos de Johns Hopkins Medicine afirman haber arrojado nueva luz sobre la ubicación y la función de las ondas generadoras de energía en la cubierta, o membrana, de estas células.

Los científicos afirman que las ondas, generadas por la propagación rítmica de enzimas que producen energía a partir de la glucosa, podrían utilizarse para determinar mejor la fase de los cánceres y como dianas de fármacos diseñados para ralentizar o detener la propagación del cáncer.

En experimentos con células cancerosas humanas cultivadas en el laboratorio, los investigadores también sugieren que la medición de las ondas productoras de energía podría ayudar a determinar la fase de los cánceres de una manera más universal y estandarizada, independientemente de los subtipos y las mutaciones genéticas.

Un informe de los hallazgos, financiado en parte por los Institutos Nacionales de Salud, se publicó el 1 de julio en la revista Nature Communications.

«Nuestros hallazgos sugieren una correlación entre los niveles más altos de ondas productoras de energía y una mayor gravedad del cáncer, o el potencial del cáncer para extenderse a otros órganos», afirma Peter Devreotes, doctor en Medicina y profesor de Biología Celular Isaac Morris y Lucille Elizabeth Hay en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.

En biología del cáncer, los científicos conocen desde hace tiempo el efecto Warburg, un proceso en el que las células cancerosas utilizan más energía de una vía menos eficiente, la glucólisis, en lugar del mecanismo más eficiente, la fosforilación oxidativa.

«Esto parece una paradoja para el cáncer, ya que las células cancerosas necesitan mucha más energía para crecer que las células normales», afirma David Zhan, investigador postdoctoral del laboratorio de Devreotes.

Los investigadores afirman que durante muchas décadas se enseñó en las clases de bioquímica que la glucólisis se producía de forma uniforme en el citosol, o matriz fluida de la célula.

Sin embargo, cuando el equipo de la Universidad Johns Hopkins examinó células cancerosas cultivadas en el laboratorio, descubrió que las enzimas generadoras de energía se agrupan y se mueven como ondas en la membrana celular, lo que sugiere un proceso de producción de energía más preciso.

«Este hallazgo puede cuestionar los conocimientos canónicos que todos aprendemos en las clases de bioquímica», afirma Zhan.

Zhan y sus colegas comenzaron el estudio comparando muestras de células normales del revestimiento de los conductos mamarios humanos con el mismo tipo de células de personas con cáncer de mama.

Los científicos utilizaron ingeniería genética para marcar con moléculas fluorescentes estas enzimas glucolíticas, lo que permitió verlas y medirlas con precisión bajo un microscopio de alta potencia.

En las células de cáncer de mama, los científicos encontraron una gran cantidad de enzimas glucolíticas en la membrana celular y observaron que las moléculas se movían en ondas organizadas.

En las células normales, los científicos no observaron casi ninguna enzima glucolítica en la superficie celular ni ondas.

«Cuanto más agresivo es el cáncer, más ondas encontramos en la superficie celular», afirma Devreotes.

Este descubrimiento se deriva de una investigación anterior de Zhan y Devreotes, publicada en 2020 en Developmental Cell, que sugiere que las etapas del cáncer están relacionadas con la actividad de las ondas glucolíticas.

En el estudio más reciente, los científicos midieron el nivel de ATP, la «moneda» energética de las células de cáncer de mama y las células normales, y descubrieron que los subtipos de cáncer de mama más agresivos estaban asociados con niveles más altos de ATP producido a partir de estas ondas.

Utilizando otros tipos de células cancerosas, incluidas líneas celulares cultivadas en laboratorio de cánceres de páncreas, pulmón, mama, colon e hígado humanos, los investigadores obtuvieron resultados similares: aumentos en la actividad de las ondas y en los niveles de ATP en subtipos de cáncer considerados más agresivos en comparación con tipos de células cancerosas menos agresivas.

«La mayor presencia de estas ondas glucolíticas impulsa una mayor producción de ATP a partir de la glucólisis en las células cancerosas, lo que conduce a una mayor dependencia de la glucólisis para obtener energía», afirma Zhan.

En busca de una forma de ralentizar la actividad de las ondas energéticas de las células cancerosas, utilizaron una pequeña molécula, la latrunculina A (LatA), que interrumpe la formación de las ondas glucolíticas en las líneas celulares cancerosas.

A continuación, los científicos observaron una disminución del 25 % en el ATP, lo que sugiere que las células cancerosas dependen en gran medida de estas ondas para alimentar y ejecutar sus actividades diarias, que consumen mucha energía.

«Cuando inhibimos la actividad de estas ondas, es posible que podamos impedir que estas células cancerosas consuman nutrientes y crezcan», afirma Zhan.

«Las células cancerosas necesitan mucha energía para impulsar la malignidad del cáncer, por lo que interrumpir este proceso podría ralentizar o detener su propagación».

A continuación, Devreotes afirma que su equipo tiene previsto investigar exactamente cómo se producen las ondas productoras de energía en la membrana celular.

Fuente: Johns Hopkins Medicine

Imagen: Las ondas glucolíticas impulsan y alimentan la migración de las células cancerosas. La imagen, capturada con un microscopio de alta potencia a intervalos de 9 minutos, está codificada por colores desde los primeros hasta los últimos momentos, mostrando la actividad de las ondas (verde, azul, morado, rosa, rojo).

Crédito de la imagen: David Huiwang Zhan