Los ultrasonidos pueden detener el crecimiento de tumores

Los movimientos colectivos de células son fundamentales para la formación y crecimiento de los tejidos, pero también en el desarrollo de tumores y procesos de metástasis. Por eso es clave crear nuevas tecnologías no invasivas capaces de frenar la movilidad y la capacidad de multiplicación de las células tumorales.

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Sumándose a este objetivo, un grupo de investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, al que pertenezco, ha conseguido paralizar desplazamientos colectivos de células tumorales aplicando ondas ultrasónicas de baja intensidad, a frecuencias de un megaherzio. Es decir, similares a las utilizadas para imágenes de ecografías pero en ciertas condiciones de actuación estratégicas.

En la investigación, publicada en la revista Frontiers in Cell Development and Biology, irradiamos dichas ondas sobre muestras de células tumorales de páncreas
con un dispositivo ultrasónico experimental. Tras aplicar dosis únicas de 20 minutos de duración, observamos que dichas células se paralizaban durante, al menos, un periodo de 48 horas de cultivo.

Cuarenta y ocho horas inmovilizadas

Para analizar los comportamientos celulares, hicimos un corte en la capa formada por las células con la punta de una pipeta y aplicamos el tratamiento de ultrasonidos. Posteriormente, mantuvimos las muestras en una incubadora durante tres días y tomamos imágenes de la zona de la “herida” cada 10 minutos.

En condiciones normales se produce un proceso natural: las células ubicadas a ambos lados de la hendidura desarrollan lentos desplazamientos, aproximándose mutuamente en un proceso de “cicatrización” que dura aproximadamente entre 24 y 28 horas hasta cerrar completamente la herida. Durante este período, las células ubicadas en los bordes de la incisión (conocidas como “líderes”) exploran la zona libre aumentando sus tamaños y ocupando el espacio vacío. Siempre van acompañadas por células situadas en filas más alejadas a cada lado de la brecha, que avanzan colectivamente como si fueran un solo ente orgánico.

Sin embargo, esto no ocurre cuando las muestras han sido expuestas previamente a la radiación ultrasónica. Tras aplicar las ondas de baja intensidad, observamos en más de 20 experimentos una inmovilización de las células durante 48 horas al menos, como ya se ha apuntado antes. En este caso, las heridas permanecen abiertas o se desarrollan movimientos de acercamiento celular extremadamente lentos, impidiendo la cicatrización.

Comparación del cultivo celular sin tratamiento (arriba) y 20 minutos después de aplicarles las ondas de ultrasonidos (debajo).

Las “líderes” detienen su avance

Esta ralentización se convierte incluso en paralización a partir de las 24 horas posteriores al tratamiento ultrasónico. En particular, las células líderes ubicadas en el borde de la herida detienen su avance. Con ellas, otros cientos de células próximas pero menos cercanas al borde muestran solidariamente una contención de sus movimientos conjuntos –conocidos como “migración colectiva”– y desbaratan el proceso de cicatrización.

Nuestra investigación también analizó la influencia de algunos parámetros, como el tiempo de irradiación o el número de dosis diarias aplicadas. Esto ha permitido establecer las condiciones óptimas del tratamiento acústico. Así, hemos encontrado que 15-20 minutos es el tiempo ideal para lograr los efectos de paralización sin generar daño o deterioro en las células.

Además, no hemos observado cambios relevantes en los efectos de los ultrasonidos de baja intensidad al doblar la dosis de radiación, repitiendo la actuación a lo largo de las 48 o 72 horas que dura el cultivo en el que las células ya se han paralizado.

Los experimentos fueron realizados en dos condiciones diferentes de cultivo: alimentando antes a las células y dejándolas sin nutrientes. El ayuno se aplica durante 24 horas antes de realizar los experimentos para evitar la multiplicación o proliferación de las células y asegurar un número estable de ellas. De ese modo, la ocupación progresiva de la herida se deberá exclusivamente a los desplazamientos de las células existentes al inicio del experimento y podrá evaluarse sin distorsiones la eficiencia de los ultrasonidos para desactivar los movimientos celulares.

Sin embargo, la alimentación de las células es algo que sucede en el crecimiento de los tumores. De ahí que, para acercarnos a las condiciones reales de estos procesos, lleváramos a cabo también experimentos en condiciones de “no ayuno”. Las conclusiones extraídas tras comparar los dos tipos de ensayos son muy relevantes.

Sorprendentemente, el efecto paralizante de los ultrasonidos es más intenso en las muestras “alimentadas”, a pesar de que el aumento del número de células nos llevara a pensar que no se iban a producir efectos observables. Se trata de un resultado inesperado, ya que, en ausencia de ayuno, la proliferación celular no se detiene y el aumento a lo largo de 48-72 horas de cultivo multiplica el número de células que podrían ocupar espacios en la brecha.

¿Qué repercusión puede tener este logro?

Nuestra investigación abre una puerta al desarrollo de nuevas terapias para detener el crecimiento de tumores sólidos basadas exclusivamente en el uso de tecnologías ultrasónicas no invasivas. Su manejo sencillo permitiría aplicarla en medicina primaria, abaratando los costes en sanidad. Incluso sería posible su uso doméstico en ciertos tumores sólidos con fácil acceso para la radiación ultrasónica.