{"id":17890,"date":"2024-04-08T05:47:07","date_gmt":"2024-04-08T03:47:07","guid":{"rendered":"https:\/\/thesmartcityjournal.cibeles.net\/sin-categorizar\/crean-un-modelo-computacional-que-simula-el-crecimiento-biomecanico-de-los-tumores-de-mama\/"},"modified":"2024-04-07T17:42:15","modified_gmt":"2024-04-07T15:42:15","slug":"crean-un-modelo-computacional-que-simula-el-crecimiento-biomecanico-de-los-tumores-de-mama","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thesmartcityjournal.com\/es\/smart-health\/crean-un-modelo-computacional-que-simula-el-crecimiento-biomecanico-de-los-tumores-de-mama","title":{"rendered":"Crean un modelo computacional que simula el crecimiento biomec\u00e1nico de los tumores de mama"},"content":{"rendered":"<p class=\"lead\">Una investigaci\u00f3n de la UC3M y la Johns Hopkins University permitir\u00e1 ayudar a predecir el progreso de un tumor en pacientes a partir de las propiedades mec\u00e1nicas (la rigidez, densidad, etc) del \u00e1rea donde se desarrolla, que se pueden conocer a trav\u00e9s de una biopsia o t\u00e9cnicas de imagen.<\/p>\n<p>Cient\u00edficos de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) y de la Johns Hopkins University (JHU), en EEUU, han analizado el crecimiento de los tumores de mama desde una perspectiva biomec\u00e1nica y han creado un modelo computacional que simula el proceso de invasi\u00f3n de las c\u00e9lulas cancerosas, en funci\u00f3n de las caracter\u00edsticas del tejido circundante y de las uniones celulares, entre otros par\u00e1metros. Este tipo de modelos permitir\u00e1n ayudar a predecir el progreso de un tumor en pacientes a partir de las propiedades mec\u00e1nicas (la rigidez, densidad, etc) del \u00e1rea donde se desarrolla, que se pueden conocer a trav\u00e9s de una biopsia o t\u00e9cnicas de imagen.<\/p>\n<p>El proceso de crecimiento de un tumor s\u00f3lido implica su expansi\u00f3n a trav\u00e9s del tejido circundante, compuesto habitualmente de una matriz fibrilar (por ejemplo, col\u00e1geno). Su expansi\u00f3n depende de muchos factores, como el n\u00famero total de c\u00e9lulas del tumor, su volumen y rigidez, su acceso a nutrientes y las propiedades mec\u00e1nicas del tejido donde se desarrolla. Apoyados en modelos experimentales in vitro, estos investigadores de la UC3M y de la JHU han desarrollado un modelo que permite simular en un ordenador el crecimiento de tumores teniendo en cuenta estos factores. \u201cEn este modelo hemos simulado c\u00f3mo las c\u00e9lulas de un tumor de mama se multiplican e invaden el tejido a su alrededor, y c\u00f3mo se reproducen m\u00e1s o menos seg\u00fan c\u00f3mo de r\u00edgido y poroso sea el tejido alrededor o c\u00f3mo de fuertes sean las uniones de unas c\u00e9lulas con otras\u201d, explica uno de los investigadores, Daniel Garc\u00eda Gonz\u00e1lez, Profesor Titular del Dpto. de Medios Continuos y Teor\u00eda de Estructuras de la UC3M y responsable del proyecto ERC 4D-BIOMAP.<\/p>\n<p>Para ello, los investigadores han trabajado con esferoides, que son agrupaciones de c\u00e9lulas tumorales con diferentes caracter\u00edsticas que est\u00e1n embebidas en una matriz y que funcionan como un modelo, simulando c\u00f3mo se comportan las c\u00e9lulas en un tumor real. \u201cSon sistemas muy potentes que se est\u00e1n utilizando cada vez m\u00e1s para hacer estudios sobre el comportamiento de los tumores y tambi\u00e9n para hacer estudios de posibles terapias\u201d, explica otra de las investigadoras, Arrate Mu\u00f1oz-Barrutia, catedr\u00e1tica en el Departamento de Bioingenier\u00eda de la UC3M.&nbsp;<\/p>\n<p>Gracias a estos esferoides, los investigadores han podido modificar en el laboratorio ciertos aspectos biol\u00f3gicos o mec\u00e1nicos de estos tumores y evaluar c\u00f3mo estas variables influyen en la proliferaci\u00f3n y migraci\u00f3n de las c\u00e9lulas. Posteriormente, han transformado estas observaciones en ecuaciones matem\u00e1ticas que han implementado en un modelo computacional. De esta manera, pod\u00edan comprobar en paralelo (en el simulador en el ordenador y en el modelo experimental con los esferoides en el laboratorio) el comportamiento de las variables que afectan al crecimiento de estos tumores. \u201cNuestros nuevos esferoides con varios compartimentos nos permitieron controlar y ajustar las propiedades biomec\u00e1nicas del sistema controlando la densidad de col\u00e1geno y la expresi\u00f3n de E-cadherina, que se sabe que desempe\u00f1an un papel en la progresi\u00f3n del c\u00e1ncer de mama. Fue muy emocionante trabajar con este equipo y ver el desarrollo de estos procesos desde perspectivas tanto experimentales como computacionales\u201d, indica otro de los autores del estudio, Denis Wirtz, del Departamento de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica y Biomolecular de la JHU.&nbsp;<\/p>\n<p>\u201cMientras que experimentalmente la proliferaci\u00f3n y la invasi\u00f3n a menudo se miden como dos par\u00e1metros independientes, observamos un fuerte acoplamiento de estos procesos. Aunque el an\u00e1lisis de estas contribuciones no se pod\u00edan desacoplar utilizando aproximaciones experimentales tradicionales, el modelo computacional nos permiti\u00f3 estudiar estos procesos de manera independiente y obtener informaci\u00f3n sobre las propiedades biomec\u00e1nicas de nuestro sistema\u201d, a\u00f1ade otra de las investigadoras del equipo de la JHU, Ashleigh Crawford.<\/p>\n<p>Las aplicaciones futuras de este estudio resultan prometedoras, seg\u00fan los investigadores. \u201cSi sabemos cu\u00e1les son los par\u00e1metros mec\u00e1nicos que afectan a que el tumor crezca m\u00e1s o menos, entonces podr\u00edamos utilizar esos datos para mejorar el tratamiento o desarrollar nuevos f\u00e1rmacos a medio o &nbsp;largo plazo\u201d, comenta Daniel Garc\u00eda Gonz\u00e1lez. \u201cPensamos que estos estudios abren las puertas a desarrollos de tecnolog\u00edas que permitan caracterizar la mec\u00e1nica del tumor, lo que puede a\u00f1adir informaci\u00f3n relevante para la elecci\u00f3n de terapia para el c\u00e1ncer\u201d, a\u00f1ade Arrate Mu\u00f1oz-Barrutia.<\/p>\n<p>El equipo de cient\u00edficos tambi\u00e9n resalta la importancia de la investigaci\u00f3n multidisciplinar en este caso, puesto que se han realizado aportaciones tanto desde el \u00e1mbito computacional y matem\u00e1tico hasta el puramente biol\u00f3gico. \u201cMi formaci\u00f3n como ingeniera biom\u00e9dica, estudiando en la UC3M, me ha permitido poder colaborar en todas las partes de esta investigaci\u00f3n y crear puentes de comunicaci\u00f3n entre disciplinas, que emplean terminolog\u00edas distintas\u201d, apunta otra de las autoras del estudio, Clara G\u00f3mez Cruz, doctoranda del Dpto. de Medios Continuos y Teor\u00eda de Estructuras y de la UC3M.<\/p>\n<p>Esta investigaci\u00f3n se enmarca dentro de 4D-BIOMAP (<em>Biomechanical Stimulation based on 4D Printed Magneto-Active Polymer<\/em>; Estimulaci\u00f3n Biomec\u00e1nica basada en Pol\u00edmeros Magneto-Activos por impresi\u00f3n 4D), un proyecto financiado por el Consejo Europeo de Investigaci\u00f3n (<em>European Research Council<\/em>) a trav\u00e9s de una ayuda&nbsp;<em>ERC Starting Grant&nbsp;<\/em>del Programa Marco de Investigaci\u00f3n e Innovaci\u00f3n de la Uni\u00f3n Europea, Horizonte 2020 (GA 947723). Adem\u00e1s, ha recibido financiaci\u00f3n por parte del Instituto Nacional de Salud (National Institute of Health) y el Instituto Nacional del C\u00e1ncer (<em>National Cancer Institute<\/em>) de EEUU.<\/p>\n<p><em>Referencia bibliogr\u00e1fica:&nbsp;<\/em><\/p>\n<p><em>Crawford A.J. Gomez-Cruz, C. Russo G. C. Huang, W. Bhorkar I. Roy, T, Mu\u00f1oz-Barrutia, A. Wirtz, D. Garcia-Gonzalez, D. (2024). &nbsp;<\/em><em>Tumor proliferation and invasion are intrinsically coupled and unraveled through tunable spheroid and physics-based models. &nbsp;<\/em><em>Acta Biomaterialia, Volume 175, Pages 170-185, ISSN 1742-7061.&nbsp;<\/em><a href=\"https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.actbio.2023.12.043\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><em>https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.actbio.2023.12.043<\/em><\/a><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/youtu.be\/dEztKWluOTI\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">https:\/\/youtu.be\/dEztKWluOTI<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Una investigaci\u00f3n de la UC3M y la Johns Hopkins University permitir\u00e1 ayudar a predecir el progreso de un tumor en pacientes a partir de las propiedades mec\u00e1nicas (la rigidez, densidad, etc) del \u00e1rea donde se desarrolla, que se pueden conocer a trav\u00e9s de una biopsia o t\u00e9cnicas de imagen. 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