Fuente: UC3M.
“Si uno sabe cómo se mueven los vasos sanguíneos hacia el tumor y conoce que adoptan la forma de un solitón, controlando el movimiento de esta onda se puede conseguir retardar su crecimiento o hacer que los vasos sanguíneos no lleguen al tumor y no lo puedan alimentar”, explica el director del Instituto Gregorio Millán Barbany de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), Luis L. Bonilla, que ha desarrollado esta investigación junto a sus colegas de la universidad Manuel Carretero y Filippo Terragni.
En su trabajo, publicado recientemente en la revista Scientific Reports junto a un colega de la Universidad de California en Santa Barbara (UCSB), los científicos de la UC3M han realizado una descripción matemática mediante ecuaciones diferenciales de la densidad de vasos sanguíneos asociados al crecimiento de los tumores.
Además, han confirmado este modelo mediante simulaciones numéricas. “Hemos visto que en las primeras etapas, la densidad de las puntas de los capilares sanguíneos que se dirigen hacia el tumor adquiere la forma de un solitón, parecida a las ondas de un tsunami o como las que se forman en una acequia cuando has parado el agua con un ladrillo y lo quitas de repente”, explica el profesor Bonilla.
Esta línea de investigación comenzó en la UC3M en 2014, durante la estancia como Catedrático de Excelencia del profesor Vincenzo Capasso, de la Universidad de Milán: “Fue entonces cuando conocimos algunos problemas de la angiogénesis y pudimos deducir la ecuación para la densidad de las puntas de los vasos capilares, algo que se les había resistido durante años”, cuenta el profesor Bonilla. Después, a partir de la ecuación que habían desarrollado con el profesor Capasso, publicaron este trabajo sobre el solitón junto con otro Catedrático de Excelencia, Bjorn Birnir, de la UCSB.
"Un solitón es una onda que se puede propagar por un largo tiempo, sin cambiar mucho", explica Bjorn Birnir. Y lo que significa en el marco de este estudio es que “las puntas de las venas adoptan una forma que no cambia, que persiste desde que se ha formado el solitón hasta que llega hasta el tumor”, indica.
En su trabajo, publicado recientemente en la revista Scientific Reports junto a un colega de la Universidad de California en Santa Barbara (UCSB), los científicos de la UC3M han realizado una descripción matemática mediante ecuaciones diferenciales de la densidad de vasos sanguíneos asociados al crecimiento de los tumores.
Además, han confirmado este modelo mediante simulaciones numéricas. “Hemos visto que en las primeras etapas, la densidad de las puntas de los capilares sanguíneos que se dirigen hacia el tumor adquiere la forma de un solitón, parecida a las ondas de un tsunami o como las que se forman en una acequia cuando has parado el agua con un ladrillo y lo quitas de repente”, explica el profesor Bonilla.
Esta línea de investigación comenzó en la UC3M en 2014, durante la estancia como Catedrático de Excelencia del profesor Vincenzo Capasso, de la Universidad de Milán: “Fue entonces cuando conocimos algunos problemas de la angiogénesis y pudimos deducir la ecuación para la densidad de las puntas de los vasos capilares, algo que se les había resistido durante años”, cuenta el profesor Bonilla. Después, a partir de la ecuación que habían desarrollado con el profesor Capasso, publicaron este trabajo sobre el solitón junto con otro Catedrático de Excelencia, Bjorn Birnir, de la UCSB.
"Un solitón es una onda que se puede propagar por un largo tiempo, sin cambiar mucho", explica Bjorn Birnir. Y lo que significa en el marco de este estudio es que “las puntas de las venas adoptan una forma que no cambia, que persiste desde que se ha formado el solitón hasta que llega hasta el tumor”, indica.
Aplicaciones en la medicina actual y futura
La angiogénesis es el proceso de generación y crecimiento de los vasos sanguíneos. Es un mecanismo natural que se activa cuando a algunas células de un tejido no les llega oxígeno y se secretan factores de crecimiento.
Estas sustancias alcanzan algún vaso sanguíneo y entonces sus paredes se abren y salen capilares que avanzan hacia la región que emite los factores de crecimiento, llevando allí oxígeno y nutrientes. Gracias a la angiogénesis se reparan las heridas en tejidos y crecen y se regeneran los órganos del cuerpo.
Los tumores cancerosos se aprovechan de este mecanismo para emitir factores de crecimiento y atraer vasos capilares que les alimenten y les permitan crecer. Además del cáncer, el desequilibrio del proceso de angiogénesis se da en numerosas enfermedades, tales como las isquemias cardíacas, retinopatías diabéticas, reuma, enfermedades músculo-esqueléticas, etc.
Este conocimiento es también aplicable en otras condiciones donde el crecimiento de los vasos sanguíneos es un factor importante, como ocurre en los ojos de los bebés prematuros. Por tanto - señalan los investigadores - el entendimiento y control de la angiogénesis tiene una enorme importancia en la medicina actual y futura.
“Identificar el solitón como el motor de la angiogénesis sugiere la posibilidad de controlar este proceso complejo a través del análisis de las coordenadas colectivas del solitón, que son muchísimo más simples. Esto puede ser un primer paso importante para el entendimiento y control de la angiogénesis inducida por tumores a través de modelos teóricos”, resume Bonilla.
La angiogénesis es el proceso de generación y crecimiento de los vasos sanguíneos. Es un mecanismo natural que se activa cuando a algunas células de un tejido no les llega oxígeno y se secretan factores de crecimiento.
Estas sustancias alcanzan algún vaso sanguíneo y entonces sus paredes se abren y salen capilares que avanzan hacia la región que emite los factores de crecimiento, llevando allí oxígeno y nutrientes. Gracias a la angiogénesis se reparan las heridas en tejidos y crecen y se regeneran los órganos del cuerpo.
Los tumores cancerosos se aprovechan de este mecanismo para emitir factores de crecimiento y atraer vasos capilares que les alimenten y les permitan crecer. Además del cáncer, el desequilibrio del proceso de angiogénesis se da en numerosas enfermedades, tales como las isquemias cardíacas, retinopatías diabéticas, reuma, enfermedades músculo-esqueléticas, etc.
Este conocimiento es también aplicable en otras condiciones donde el crecimiento de los vasos sanguíneos es un factor importante, como ocurre en los ojos de los bebés prematuros. Por tanto - señalan los investigadores - el entendimiento y control de la angiogénesis tiene una enorme importancia en la medicina actual y futura.
“Identificar el solitón como el motor de la angiogénesis sugiere la posibilidad de controlar este proceso complejo a través del análisis de las coordenadas colectivas del solitón, que son muchísimo más simples. Esto puede ser un primer paso importante para el entendimiento y control de la angiogénesis inducida por tumores a través de modelos teóricos”, resume Bonilla.
Referencia bibliográfica:
L. L. Bonilla, M. Carretero, F. Terragni, B. Birnir. Soliton driven angiogenesis. Scientific Reports, 2016; 6: 31296 DOI: 10.1038/srep31296
L. L. Bonilla, M. Carretero, F. Terragni, B. Birnir. Soliton driven angiogenesis. Scientific Reports, 2016; 6: 31296 DOI: 10.1038/srep31296