Transmisión de señales mecánicas en células indiferenciadas neuroblásticas. Estudios biológicos y preclínicos en modelos in vitro 3d

Resumen

La biotensegridad es un principio físico de autoequilibrio en el que las fuerzas de tensión y compresión sostienen las estructuras biológicas y permiten la mecanotransducción de señales durante las interacciones célula-célula y célula-entorno. De esta manera, las células y los tejidos responden a las condiciones de su entorno y se adaptan a él. En este sentido, el cáncer muestra sus propios sistemas biotenseglares aberrantes que impulsan la carcinogénesis y la evolución de la enfermedad. La biotensegridad tumoral se define por la intercomunicación entre las poblaciones de células tumorales, los elementos de la matriz extracelular y las estructuras y moléculas del microambiente tumoral. En los últimos años, la inclusión de la patología digital y la inteligencia artificial en la medicina han permitido el estudio de las interacciones biotenseglares en la oncología traslacional. Tradicionalmente, la complejidad de las muestras humanas ha dirigido la investigación del cáncer hacia el uso de modelos experimentales, generalmente basados en modelos murinos in vivo o cultivos de células en monocapa in vitro. Actualmente, la ingeniería de tejidos permite desarrollar nuevos modelos experimentales, basados en plataformas tridimensionales ajustables in vitro, que posibilitan reproducir la biotensegridad tumoral de forma sencilla, controlable y precisa. Siguiendo la experiencia de nuestro laboratorio en el estudio de la matriz extracelular del neuroblastoma, el tumor sólido extracraneal más común en la infancia, esta tesis inicia una línea de investigación mediante la aplicación de análisis de imágenes digitales en modelos tridimensionales in vitro de neuroblastoma para evaluar el efecto biotensegral de microambiente tumoral sobre la agresividad del neuroblastoma. Este trabajo se presenta como un compendio de tres publicaciones científicas donde se desarrollan cultivos celulares y cocultivos relevantes para neuroblastoma en hidrogeles. Destacamos la necesidad de condiciones 3D para el cultivo celular y el papel de la rigidez de la matriz extracelular al recapitular las señales mecánicas que desencadenan la respuesta de adaptación celular a lo largo del tiempo, como los cambios en la proliferación y la actividad del metabolismo del ARNm. Al evaluar la síntesis de proteínas relacionadas con la migración, evidenciamos un comportamiento distintivo de líneas celulares de neuroblastoma agresivas según sus características genéticas, así como de la presencia de células estromales en los modelos. Finalmente, reproducimos parte de la matriz extracelular del neuroblastoma de alto riesgo mediante la incorporación de vitronectina en los hidrogeles y buscamos caracterizar el impacto de este microambiente específico en las células del neuroblastoma. Concluimos que los cambios de comportamiento del tumor impulsados por la mecanotransducción de señales biotensegrales evolucionan de manera diferente dependiendo de las características del sistema, haciéndolos extremadamente complejos y difíciles de predecir in vivo. En consecuencia, es necesario desarrollar modelos tumorales básicos que recreen aspectos biotensegrales antes de generar plataformas fisiopatológicas completas, ya que únicamente los primeros proporcionarán un conocimiento preciso de los mecanismos específicos de biotensegridad que regulan el comportamiento tumoral que podrían ser objeto terapéutico en estudios preclínicos realizados en estas plataformas.