«Los elementos de un tumor pueden generar fuerzas que los autopropulsen»

Xavier Trepat, investigador ICREA en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña,asegura que «el trabajo es interesante porque, de alguna manera, usa la física para aportar nuevas ideas sobre cómo se esparce un tumor, pero por otro lado también el tumor mismo sirve para estudiar las leyes de la física».

Un estudio, publicado en la revista Natura Physics e impulsado por la Obra Social ‘la Caixa’, desvela que la expansión de las células tumorales no responde a las leyes de la física tal y como están formuladas en la actualidad.

-El fenómeno de la metástasis en tumores malignos ha sido extensamente estudiado en las últimas décadas. ¿Qué nueva visión ofrece este estudio en lo que se refiere a la investigación acerca de este proceso?

-La evolución de los tumores malignos es el tema central. La mayoría de pacientes no muere del tumor primario, sino que muere de la metástasis, por lo tanto llevamos décadas estudiando este problema. Nuestra contribución original es mirar este problema ya no desde el punto de vista de la biomedicina, es decir estudiar qué genes se ven alterados en los tumores o qué proteínas aparecen en las células tumorales que no aparecen en las células normales, sino desde el punto de vista de la física y, por lo tanto, hemos intentado pensar el tumor en tanto que entidad física, y ello implica, por ejemplo, estudiar la fuerza que debe hacer un tumor para expandirse, para diseminar. Entendemos que el proceso de la metástasis implica movimientos de las células y para moverse necesitan generar fuerzas y todo lo que es la generación de fuerzas y cómo las fuerzas que generan dan lugar a un movimiento es física. Al margen de la biomedicina tradicional, que es importantísima, nosotros creemos que también tenemos que entender la física y a partir de la física ver qué podemos encontrar. Hay muchos estudios teóricos sobre el crecimiento y expansión de los tumores, pero la gran incógnita, la gran variable que nadie había podido medir es la fuerza que hace la célula en un tumor y sin esta medida no se podía hacer física. Una vez medidas estas fuerzas es cuando podemos empezar a pensar el tumor en tanto que entidad física.

-¿Cómo se ha llevado a cabo esta investigación? ¿Cuál ha sido el método utilizado para medir esas fuerzas?

-El método hemos estado desarrollándolo durante los últimos 10 años, tiempo durante el cual hemos estado mejorando las tecnologías, aplicándolas a diferentes contextos y ahora es la primera vez que la ultimamos para entender cómo un agregado de células tumores se expande. Esta tecnología se llama microscopio de tracción. La idea es sencilla: si tú quieres saber una fuerza, lo que tienes que medir en física es siempre cómo se deforma un material. La dificultad aquí es que las fuerzas que hacen las células son mil millones de veces más pequeñas que las fuerzas tradicionales. Y el reto está aquí: medir algo que pasa a escala nanométrica. Pero la idea es más o menos la misma: estudiar como las células consiguen deformar su entorno y a partir de eso, podemos medir la fuerza.

-Así pues, ¿cuál es la principal conclusión del estudio?

-La gran novedad es que el comportamiento físico del tumor no obedece las leyes de la física tal y como las teníamos formuladas. Hemos visto que, tal y como estábamos comprendiendo los tumores era una manera que no era correcta porque, básicamente, las células son capaces de generar su propia fuerza. Desde el punto de vista de la física, el tumor se consideraba como un material fluido muy viscoso, que era capaz en tiempos muy largos de esparcirse, y nosotros lo que hemos visto es que esta descripción no es correcta y que los tumores no se comportan como líquidos, ni como sólidos o gases, ni como ninguna mezcla de esos diferentes estados de la materia, sino que se comportan como un nuevo tipo de material, que llamamos materia activa. El trabajo es interesante porque, de alguna manera, utiliza la física para aportar nuevas ideas sobre cómo se esparce un tumor, pero por otro lado también el tumor mismo sirve para estudiar las leyes de la física. Es decir, no es simplemente aplicar las leyes de la física a un problema de la medicina, sino que este sistema tan importante para la biomedicina como es el tumor, sirve para descubrir nueva física. Siempre pensamos en la física y la ingeniería como herramientas para abordar problemas de salud y ahora un poco se invierte esto en el sentido que los sistemas vivos son sistemas que nos permiten descubrir nueva física.

-¿Cómo funciona la materia activa, cómo se expande?

-Es un sistema que es diferente de los que tradicionalmente pensamos en un líquido porque cada elemento del sistema es capaz de generar una fuerza que le puede autopropulsar. Cada célula es capaz de moverse, porque es capaz de generar su propia energía, mientras que las moléculas de un líquido, por ejemplo, por sí solas no son capaces de generar su propia fuerza. Y esto da a las células tumorales propiedades físicas muy diferentes a los materiales inertes. Esto implica que el tumor en sí es capaz de expandirse. Sabemos como las células generan fuerza, sabemos algunas de las moléculas que nos dicen cómo las células transmiten esta fuerza a su entorno, pero aún no sabemos bien como interferir con esta generación de fuerzas, es decir cómo una célula físicamente interacciona con su entorno y ese es el siguiente paso.

-¿Cómo generan las células tumorales esa fuerza y ello que implica?

-Las células tienen pequeños músculos, tienen unidades microscópicas de músculo y prácticamente cualquier célula de nuestro cuerpo tiene la capacidad de generar fuerza, deformarse y moverse porque tiene estos pequeños músculos. En un tumor, gracias a esa fuerza y al movimiento, lo que va a hacer la célula es invadir el tejido y eventualmente, entrar en el torrente sanguíneo y salir en otro punto del cuerpo, que puede ser muy lejano, e iniciar un proceso metastásico. En todos estos procesos involucrados en la metástasis, desde el momento en que una célula se despega del tumor, cuando se acerca al torrente sanguíneo, cuando entre en él y cuando sale de él, se ha de generar una fuerza física y por lo tanto tenemos que entender cómo se generan estas fuerzas físicas y cómo podemos interferir con ellas. Una analogía que utilizamos en nuestro artículo es el de la gota de agua: si tú tienes una gota de agua y la pones sobre una superficie pueden pasar básicamente dos cosas extremas; una de ellas es que la gota de agua se esparza totalmente, la otra, que se quede en una esfera perfecta, sin que se esparza en absoluto.