Le metastasi? Si muovono come uccelli in stormo (o folla impazzita)

RICERCA DI LABORATORIO
Uno studio italiano fa un passo avanti per capire come le cellule cancerose creano metastasi e sono in grado di diffondersi nei tessuti circostanti

Si spostano in gruppo, secondo una modalità collettiva coordinata, come una folla che si accalca nell’angusto tunnel di una stazione di metropolitana nell’ora di punta e riesce a transitare in modo fluido solo se confluisce in un flusso di corrente compatto e ordinato. Allo stesso modo le metastasi, principale causa di morte da tumore, seguono le dinamiche di una folla in movimento all’interno di spazi stretti e la loro capacità di propagazione dipende dalla fluidità del movimento stesso. La scoperta arriva da uno studio italiano condotto dall’IFOM e dall’Università degli Studi di Milano pubblicato in questi giorni sulla rivista scientifica Nature Materials, che potrebbe aiutare a individuare la chiave per bloccare la diffusione delle cellule cancerose nell’organismo.

Un passo avanti per capire le metastasi
Pressoché tutti i tessuti epiteliali e i tumori solidi si spostano in modo collettivo, ottenendo così maggiore efficacia nell’invadere l’organismo attraverso tessuti interstiziali e nell’ingenerare quindi tumori a distanza. Le leggi che governano il movimento multicellulare e la transizione tra stato solido e liquido sono ancora scarsamente conosciute, così come lo sono le basi molecolari e biochimiche che le controllano. Ma lo studio appena reso noto (realizzato con il sostegno di AIRC, l’Associazione Italiana per la Ricerca sul Cancro, dell’European Research Council e del MIUR) a cura di Giorgio Scita, responsabile dell'unità di ricerca Meccanismi di migrazione delle cellule tumorali presso IFOM e professore all'Università degli Studi di Milano, e di Roberto Cerbino, professore di Fisica Applicata sempre nell’ateneo milanese, ha segnato un passo avanti nella comprensione di questi meccanismi, grazie a un approccio di ricerca integrato tra biologia e fisica dei materiali. Le loro conclusioni dimostrano che la capacità o meno delle cellule di migrare collettivamente, e quindi delle cellule tumorali di generare metastasi, dipende strettamente dai fattori di densità e di fluidità.

Genetica e interazioni cellule-ambiente
«Nel corso degli ultimi anni - spiega Scita - è emerso come lo sviluppo di un tumore sia caratterizzato oltre che da alterazioni genetiche anche da complesse e dinamiche interazioni fisiche che le cellule tumorali stabiliscono tra di loro e con il tessuto circostante. Le forze che tengono unite le singole cellule per muoversi in modo coordinato, come le cellule comunicano tra di loro, come passano dallo stato solido a liquido e viceversa sono aspetti altrettanto importanti ma ancora oscuri, che stiamo cercando di chiarire grazie all’aiuto dei colleghi fisici».«Ad una bassa densità - spiega Cerbino - le particelle si spostano inizialmente in modo disordinato e caotico, con una mobilita fluida, molto simile a quella delle molecole dell’acqua. Aumentando la densità il grado di libertà di ciascuna particella è limitato e il sistema va incontro a una transizione che in fisica è propria di un liquido che diventa vetroso e solido a seguito di un raffreddamento repentino».

Le cellule malate come gli stormi di uccelli
Gli scienziati hanno così sviluppato un modello per meglio comprendere il meccanismo in grado di riprodurre la capacità che le cellule manifestano in particolari condizioni patologiche di migrare collettivamente, ovvero di orientare in modo coerente e su larga scala la direzione di movimento di ogni singola cellula rispetto alla propria vicina. «Si tratta di un meccanismo di feedback del tutto simile a quello che spiega il moto collettivo degli stormi di uccelli o del movimento delle folle in situazioni di emergenza - continua Cerbino -. I nostri risultati suggeriscono che, sorprendentemente, quando una particolare la proteina RAB5A è presente in modo superiore al dovuto, questo meccanismo agisce in modo molto efficiente favorendo moti cellulari collettivi» . In pratica, un tessuto che dal punto di vista cinetico era silente e immobile, si sveglia in modo da generare nella massa cellulare delle correnti vorticose, rendendo il moto cellulare di nuovo fluido e scorrevole ma allo stesso tempo coordinato. È quello che può avvenire in tumori: più fluidi sono, più metastatizzano. «È il primo passo - conclude Scita - per definire strategie al fine di interferire con questo processo e in ultima analisi cercare di controllare la capacita di disseminazione di varie forme di cancro».