Una incubadora especial diseñada para el crecimiento de muestras de tejido en el espacio se está empleando en la Tierra en una búsqueda para entender cómo se desarrolla el cáncer de mama.
El doctor Robert Richmond de la NASA / Marshall retira muestras de tejido mamario de la cámara frigorífica de uno de los dos contenedores de nitrógeno líquido que mantienen esta colección única.
Nota a los Editores: Las copias de calidad de impresión de estas imágenes están disponible aparte en la página de imágenes de investigación del cáncer. |
De Vuelta al Problema Ha sido largamente establecido que las células y el tejido que crecen en microgravedad –en las condiciones de ingravidez obtenidas en el espacio – pueden crecer y mutar de forma diferente que en la Tierra. Un reto continuo para el estudio experimental de estos fenómenos ha sido simulando las condiciones del espacio, de esa manera numerosos investigadores en la Tierra pueden hacer estudios completos de laboratorio. El crecimiento simulado de células mamarias en tejido cultivado necesitó duplicar las condiciones estables de la órbita de caída libre de modo que permitiese el mantenimiento de un medio húmedo y oxigenado. ![]() Ha sido bien establecido que cierto tipo de células crecen en el biorreactor en la Tierra por períodos largos, de modo que se asemeja al comportamiento de los tejidos. Por esta razón, el biorreactor también proporciona estudios del cultivo celular con una nueva herramienta para el estudio del crecimiento tridimensional de las células y diferenciación. Los biorreactores han sido utilizados a bordo de la estación espacial MIR para desarrollar grandes cultivos que incluso los Biorreactores terrestres pueden comprobar. Varios tipos de cáncer, incluyendo las células del cáncer de mama y colon, se han estudiado de esta manera. La continuación de la investigación usando el Biorreactor de la NASA se planea a bordo de la Estación Espacial Internacional. Para una descripción detallada, visita la web del biorreactor. |
Dos matraces de gran tamaño radial girando a unas 12 rpm para mantener las formaciones de tejido mamario suspendidas dentro del medio de cultivo. Las jeringas permiten a los científicos tomar muestras para análisis durante las secuencias de crecimiento. El tubo central es una fuente de agua que deshumidifica el aire para prevenir la evaporación del medio y así la aparición de burbujas perjudiciales en el biorreactor.
Esquivando una Bala Además de usar el biorreactor espacial para tratar asuntos de salud en la tierra, la NASA también está interesada en la radiación ionizante, una cuestión para la exploración humana y desarrollo del ambiente espacial. La radiación ionizante realmente tiene dos componentes, fotones – rayos X y rayos gamma – y partículas – núcleos atómicos libres emitidos por las estrellas y supernovas. “Ionización” significa que la radiación puede energizar los electrones para separarse de los átomos. Tal ionización en el núcleo de una célula puede causar un daño genético que estimula la formación del cáncer. La radiación espacial supone un pequeño riesgo para nosotros en la superficie. La atmósfera de la Tierra nos protege en la superficie de la gran mayoría de radiación espacial, y los escudos del campo magnético de la Tierra protegen a las tripulaciones que se encuentran en órbitas bajas de gran parte de las partículas energéticas. Pero fuera del campo magnético, la exposición y el riesgo es mucho mayor. La cantidad exacta de daño causado por la radiación espacial varía con la duración del viaje, el tipo de protección usada, y la composición de las radiaciones solar y galáctica. Actualmente, el daño que causa la radiación por un viaje a Marte se considera que produce aproximadamente un riesgo de cáncer de un 28% en hombres de 30 años en comparación con un 20% en la Tierra. Esto es inaceptablemente alto, y los científicos están intentando reducirlo a un 23%. A causa de que el riesgo de cáncer por la radiación en las mujeres se prevé que sea sustancialmente mayor – en gran parte en el cáncer de mama y ovario – los planificadores de misiones se inclinan hacia tripulaciones de hombres. Es importante resaltar que los científicos hablan de riesgo, no de predicciones absolutas. Los factores de riesgo son aplicados a grupos de personas, y varían mucho de un individuo a otro porque se necesitan varios pasos para el desarrollo final del cáncer. No es posible saber exactamente donde podría estar un individuo en esta cadena. Sólo el resultado medio de una población normal se puede usar para predecir los factores de riesgo. Se han llegado a entender mejor los controles genéticos del desarrollo del cáncer, sin embargo, la “población normal” usada para predecir los factores de riesgo también serán mejor definidos. “Normal” significa ahora “aparentemente sano”. Sin embargo, los numerosos procesos genéticos que producen el cáncer pueden ser invisibles en una persona “normal”. La frase “susceptibilidad al cáncer” frecuentemente mencionada estos días indica una predisposición genética al cáncer. Por ejemplo, el cáncer de mama se asocia en parte con defectos en los genes BRCA1, BRCA2 y ATM. El daño en los dos genes ATM, por ejemplo, causa un síndrome clínico devastador llamado Ataxia-Telangiectasia, o A-T, el cual produce aproximadamente 100 veces más riesgo de cáncer. Por otro lado, estudios del Dr.Mike Swift y colaboradores han demostrado que cuando un solo gen ATM está dañado (llamado A-T heterocigótico), entonces una mujer tiene unas cinco veces más riesgo de padecer cáncer, a pesar del hecho de que parezca clínicamente normal. Además, los científicos sospechan que el daño por la radiación es la principal causa del aumento de la susceptibilidad al cáncer de mama en mujeres con un gen ATM defectuoso. Parecería prudente, por lo tanto, identificar a las mujeres con A-T heterocigótico para considerar quienes podrían de otra forma ser elegidas para vivir largos plazos en el ambiente del espacio y así no exponerlas a condiciones que incrementarían más su riesgo de cáncer de mama. |
Aislamiento de células epiteliales mamarias humanas (HMEC) procedentes de tejido susceptible de cáncer de mama | |
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![]() | A: Segmento de un conducto recuperado tras la digestión de tejido mamario. B: Resultado de las células del segmento de un conducto en la esquina superior derecha cultivado en una placa estándar; la mayoría de las células mueren espontáneamente durante las divisiones celulares iniciales, pero unas pocas establecerán un crecimiento a largo plazo. C: Aislamiento del crecimiento de HMEC a largo plazo como consecuencia del segmento de un conducto; las células muestran poco después un aislamiento y un rápido crecimiento de células enteras por contacto en una placa de cultivo. D: El mismo crecimiento de HMEC a largo plazo, pero después de 3 semanas de cultivo en un contacto tardío de células enteras en un cultivo continuo en una placa petri. Observa los intentos de reformar los conductos, pero esta vez en dos dimensiones en una placa petri en vez de en tres dimensiones en el tejido. Enlaces a 1293x971-pixel, 960KB JPG. Créditos: Dr. Robert Richmond, Centro Marshall para Vuelos Espaciales |
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Crecimiento a largo plazo de células mamarias epiteliales cultivadas en monocultivo como estructuras tridimensionales en presencia de esferas adheridas en el Biorreactor de la NASA. A: Formación típica de unos 3.5 mm de diámetro (menos de 1/8 parte de pulgada) con esferas ligeramente deshidratadas y arrugadas contenidas tanto en la superficie como en el interior de la estructura tridimensional. El centro de estas formaciones está vacío. Los pliegues de las esferas provocan la caída de unas pocas, dejando una marca semejante a un cráter en la estructura. La marca central muestra un pequeño orificio que accede al centro vacío del mismo. B : Imagen aumentada de las células y el orificio de la marca central. C, D: Gran ampliación de la imagen de las células en la estructura mostrando las interacciones célula a célula. Enlaces a 826x826-pixel, 347KB JPG. Credit: Dr. Robert Richmond, Centro Marshall para Vuelos Espaciales/NASA | Crecimiento a largo plazo de HMEC combinadas en cocultivo con fibroblastos del mismo tejido mamario inicial cultivado como estructuras tridimensionales en presencia de esferas adheridas en el Biorreactor de la NASA. A: Típica estructura de 2 mm de diámetro sin esferas en la superficie. El centro de estas estructuras está vacío, y las esferas se organizan en la superficie interna. Aunque el cocultivo proporciona estructuras más pequeñas que el monocultivo, el ritmo metabólico de las células organizadas es el mismo. B, C, D: Imágenes ampliadas de células mostrando que la forma de las células y las interacciones célula a célula aparecen diferentes en formaciones en cocultivo que en monocultivo. Links to 826x826-pixel, 329KB JPG. Créditos: Dr. Robert Richmond, Centro Marshall para Vuelos Espaciales/NASA |
Células de tumor mamario primario después de 56 días de crecimiento en el Biorreactor de la NASA | |
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Sección de un cultivo, tomada de una muestra quirúrgica de cáncer de mama, teñida para examen microscópico, revela áreas de células cancerosas dispersadas por el fondo celular no epitelial. La flecha señala los focos de las células del cáncer de mama. Enlaces a 1174x766-pixel, 518KB JPG. Créditos: Dr. Jeanne Becker, University of South Florida. | Gran aumento de la imagen de la izquierda. La flecha señala la esfera superficial indicando las células del cáncer de mama (marcado por la tinción de los filamentos intermedios de la célula tumoral). Enlaces a 1179x771-pixel, 405KB JPG. Créditos: Dr. Jeanne Becker, University of South Florida. |
Células de tumor mamario primario después de 49 días de crecimiento en el Biorreactor de la NASA | |
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Células tumorales unidas gotas microtransportadoras (indicadas por la flecha). Enlaces a 1171x796-pixel, 271KB JPG. Créditos: Dr. Jeanne Becker, University of South Florida. | Gran aumento de la imagen de la izquierda, ilustrando las células del cáncer de mama con límites intercelulares sobre la superficie de la esfera y unida a células con un crecimiento tridimensional fuera de la esfera. Enlaces a 1165x785-pixel, 339KB JPG. Credit: Dr. Jeanne Becker, University of South Florida. |