O conto de fadas A Princesa e a Ervilha conta a história de uma jovem da realeza que é tão sensível que consegue localizar uma pequena ervilha escondida debaixo de muitos colchões. Na biologia, uma situação semelhante ocorre quando uma célula detecta condições muito além daquelas às quais está diretamente exposta. Até recentemente, esta capacidade extraordinária estava associada principalmente a células incomuns, como as células cancerígenas. Uma nova pesquisa mostra que células comuns podem alcançar feitos semelhantes quando trabalham juntas.
Engenheiros da Universidade de Washington em St. Louis relatam suas descobertas na revista Anais da Academia Nacional de Ciências. O seu trabalho revela como as células detectam e respondem ao seu ambiente para além da superfície à qual estão ligadas. Compreender este processo pode ajudar os cientistas a aprender mais sobre como as células cancerígenas se movem dentro do corpo e pode revelar novas formas de retardar ou impedir a propagação das células cancerígenas.
Mecanismos de detecção de células de longa distância
Amit Pathak, professor de engenharia mecânica e ciência dos materiais na Escola de Engenharia McKelvey, estuda como as células interagem com as propriedades físicas do ambiente circundante. Ele explicou que a “mecanosensor profunda” descreve processos que permitem às células detectar características além da superfície à qual estão ligadas.
Em estudos anteriores, Pathak e seus colegas descobriram que células anormais com “alta polaridade ântero-posterior” (indicando células em migração) eram particularmente capazes de detectar o seu ambiente. Essas células podem detectar sinais físicos 10 mícrons fora de sua área de fixação.
Essa capacidade de detecção depende em parte de como as células puxam e remodelam o colágeno fibroso ao seu redor. Ao deformar essas fibras, as células estendem suas antenas para a matriz extracelular (MEC) e podem “sentir” o conteúdo da camada subjacente. A próxima camada pode ser algo duro, como um tumor, um tecido mais mole ou até mesmo um osso próximo. Ao testar a rigidez da MEC, uma única célula anormal pode determinar a direção na qual ela deve se mover.
Forças celulares coletivas expandem o alcance de detecção
Novas pesquisas mostram que populações de células epiteliais que formam a superfície de muitos tecidos poderiam permitir um maior alcance de detecção. Quando essas células trabalham juntas, elas geram força suficiente para sondar o colágeno fibrilar e detectar camadas tão distantes quanto 100 mícrons.
“Por ser uma coleção de células, elas geram energia superior”, disse Pathak, que conduziu a pesquisa com o estudante de doutorado Yu Hongsheng.
Modelos computacionais mostram que o processo se desenvolve em dois estágios, à medida que as células se aglomeram e começam a migrar. Durante esses estágios, as informações que as células reúnem sobre o ambiente afetam a forma como elas se movem e se espalham.
Compreender a importância da propagação do cancro
As células cancerígenas parecem beneficiar desta capacidade de detecção melhorada. Sua capacidade de detectar o que está por vir os ajuda a escapar do ambiente tumoral e a se mover através dos tecidos circundantes, evitando a detecção. Esta capacidade permite-lhes migrar mais facilmente, mesmo em ambientes mais suaves.
Os pesquisadores agora querem determinar como esse alcance de detecção é controlado e se reguladores específicos determinam até que ponto uma célula pode detectar o ambiente ao seu redor. A identificação desses reguladores poderia abrir a porta para novos tratamentos contra o câncer. Se os cientistas conseguissem perturbar a capacidade das células cancerígenas de “sentir” o seu caminho a seguir, poderiam ser capazes de limitar a extensão da propagação da doença.
O financiamento para esta pesquisa foi fornecido pelos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) (R35GM128764) e pela National Science Foundation, Civil, Mechanical, and Manufacturing Innovations (2209684).
