16 de Marzo de 2015
BIOFÍSICA

Fractales y cáncer

Al contrario de lo que se pensaba, la aparición de una geometría fractal en la superficie celular solo parece ocurrir durante la transición a la enfermedad.

Imagen de una célula premaligna. [De: «Emergence of fractal geometry on the surface of human cervical epithelial cells during progression towards cancer», M. E. Dokukin et al. en New Journal of Physics, vol. 17, marzo de 2015. CC-BY-3.0]

Los fractales marcan una transición entre el orden y el caos. Abundan en el mundo vegetal (coliflor, helecho, romanesco) y aparecen en las representaciones del mundo más abstractas de los matemáticos. Ahora, un equipo de físicos y biólogos ha observado la emergencia de estas estructuras autosemejantes en la superficie de las células «inmortales», aquellas que están a punto de transformarse en cancerosas.

La investigación, dirigida por Igor Sokolov, del departamento de ingeniería mecánica de la Universidad Tufts, y Craig Woodworth, experto en cáncer de cérvix uterino de la Universidad Clarkson, analizó la geometría de células cervicales humanas antes, durante y después de su transición a la fase cancerosa. Dicha transición fue inducida in vitro mediante la incorporación a las células sanas del genoma del virus del papiloma humano.

Con ayuda de un microscopio de fuerzas atómicas, los investigadores consiguieron cartografiar la superficie de las células individuales con una precisión de pocos nanómetros. Los resultados, que fueron publicados la semana pasada en el New Journal of Physics, mostraron la emergencia de una geometría fractal simple, o «pura», en la superficie de las células premalignas. Sin embargo, dicha geometría no se observó en las células sanas ni, contrariamente a lo esperado, en las enfermas.

La conexión entre fractales y cáncer no es nueva. En el pasado, otros estudios han referido la emergencia de un comportamiento fractal macroscópico en tumores, así como a nivel celular a escalas micrométricas. La novedad del estudio de Sokolov y sus colaboradores radica en la pequeña escala a la que han conseguido observar el fenómeno (20 nanómetros, el tamaño de unos pocos átomos) y, sobre todo, en el hecho de que la geometría fractal pura solo parece surgir en las células durante la transición a la enfermedad, pero desaparece una vez instalada esta.

El resultado sugiere la existencia de un nuevo indicador —físico, no bioquímico— de la aparición de la fase cancerosa, lo que tal vez podría contribuir en un futuro al diagnóstico temprano de la enfermedad. Por último, los autores especulan con la posibilidad de que el desequilibrio bioquímico que normalmente se ha asociado al cáncer solo se dé durante la fase premaligna, pero no después. En tal caso, el desarrollo celular maligno volvería a seguir leyes deterministas en lugar de caóticas, si bien estas tenderían a un equilibrio bioquímico muy distinto del que caracteriza a las células sanas.

Más información en New Journal of Physics (artículo técnico), Physics World y Universidad Tufts.

—IyC

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