Embora o melanoma represente apenas uma pequena proporção dos cancros da pele, é responsável pela maioria das mortes por cancro da pele. Como o número de casos de melanoma aumentou dramaticamente nos últimos anos, a detecção precoce tornou-se cada vez mais importante. Embora os métodos atuais dependam da inspeção visual e de técnicas avançadas de imagem, há um interesse crescente na compreensão do papel do sistema nervoso no desenvolvimento do câncer. Surpreendentemente, os tumores têm as suas próprias redes neurais, e estes nervos podem ser a chave para desbloquear novas formas de prever o quão perigoso é o melanoma.
Compreender o comportamento complexo dos tumores tem sido o foco dos pesquisadores do câncer. Novas descobertas da Case Western Reserve University revelam um avanço na diferenciação de melanomas com base no seu potencial metastático através de gravações neurais. O estudo, liderado pelo Dr. Grant McCallum e pelo professor Dominique Durand, juntamente com Jay Shiralkar e Tiana Anthony, revela como a atividade neural dentro dos tumores se correlaciona com seu comportamento metastático. O estudo, publicado na PLOS ONE, marca um passo importante na detecção precoce e no tratamento do melanoma.
Os pesquisadores conduziram uma série de experimentos em ratos para observar padrões neurais em tumores de melanoma metastáticos e não metastáticos. O professor Durand explicou a motivação por trás do estudo: “Nosso objetivo era determinar se o comportamento bioelétrico de um tumor poderia servir como um indicador precoce de seu potencial metastático”.
Para explorar as diferenças na atividade neural entre diferentes tipos de melanoma, a equipe usou uma combinação de técnicas avançadas de registro neural e imagens de bioluminescência. Eles implantaram eletrodos nos tumores dos ratos para monitorar os picos nervosos, permitindo-lhes observar a atividade elétrica dentro dos tumores em tempo real. Isso permitiu à equipe capturar padrões neurais detalhados e vinculá-los ao comportamento do tumor ao longo do tempo. Registre diariamente para garantir que os dados reflitam as mudanças contínuas no ambiente do tumor.
A equipe descobriu que os melanomas com alto potencial metastático apresentavam atividade neural significativamente maior do que os melanomas com baixo potencial metastático. Esta atividade é particularmente evidente nos picos observados nas gravações neurais. Os tumores metastáticos exibem sequências discretas de alta atividade neural, enquanto os tumores não metastáticos exibem picos neurais mínimos. Em suma, tumores mais agressivos têm nervos mais “ativos” dentro deles. A presença de nervos simpáticos desempenha um papel vital nesta atividade. “A simpatectomia, ou remoção química dos nervos simpáticos, elimina o aumento da atividade neural em ambos os sexos”, observou o Dr. McCallum, enfatizando a importância desses nervos na progressão do tumor. “Surpreendentemente, nosso estudo mostra que o cérebro não apenas está ciente da presença do tumor, mas também estabelece linhas de comunicação que o controlam. A complexa atividade neural que observamos no melanoma sugere que o cérebro pode influenciar o comportamento e a progressão do tumor”, explica o professor Dominique Durand.
Além das gravações neurais, os pesquisadores usaram imagens de bioluminescência para rastrear o crescimento do tumor e as metástases. Ao injetar marcadores bioluminescentes, eles puderam observar a expansão e a disseminação dos tumores para outras partes do corpo, especificamente para a região do crânio, um local comum para metástases de melanoma. Este método fornece uma visão abrangente de como os tumores se desenvolvem e se espalham ao longo do tempo. A equipe observou que o pico da atividade neural estava intimamente correlacionado com o início do aumento da carga de transferência, ressaltando o potencial das gravações neurais como ferramenta preditiva.
Além disso, o estudo descobriu que os tumores hipometastáticos tinham densidade nervosa significativamente menor em comparação com tumores altamente metastáticos. As diferenças na densidade nervosa solidificam ainda mais a ligação entre a atividade neural e a agressividade do tumor.
Os pesquisadores acreditam que este estudo abre novos caminhos para o diagnóstico precoce e terapia direcionada para o tratamento do melanoma. “Nossas descobertas sugerem que o monitoramento da atividade neural em tumores poderia fornecer uma forma não invasiva de prever seu potencial metastático”, disse o professor Durand. “Esta abordagem pode levar a uma intervenção precoce, potencialmente melhorando as taxas de sobrevivência dos pacientes com melanoma”.
Tomados em conjunto, o estudo do Dr. McCallum, do professor Durand e de colegas fornece evidências convincentes de que os registros neurais podem diferenciar os melanomas com base em seu potencial metastático. Esta descoberta não só melhora a nossa compreensão da biologia do tumor, mas também abre caminho para ferramentas de diagnóstico inovadoras no tratamento do cancro.
Referência do diário
Shiralkar, J., Anthony, T., McCallum, GA e Durand, DM (2024). “Os registros neurais podem distinguir o melanoma espontaneamente metastático do melanoma com baixo potencial metastático”. PLoS 1, 19(2), e0297281. Número digital: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0297281
Sobre o autor
Dominique Durand é professor de Engenharia Biomédica e Neurociência da EL Linsedth e diretor do Centro de Engenharia Neural da Case Western Reserve University em Cleveland, Ohio. Em 1973, formou-se em engenharia pela Ecole Nationale Supérieure d’Electronics de Toulouse, França. Ele recebeu o título de mestre em engenharia biomédica pela Case Reservation University em Cleveland, Ohio, em 1974, trabalhou por vários anos na Addiction Research Foundation em Toronto, Canadá, e recebeu seu doutorado. em 1982. em engenharia elétrica pela Escola de Engenharia Biomédica da Universidade de Toronto. Ele recebeu o Prêmio Presidencial para Jovens Investigadores da National Science Foundation, os Prêmios de Ensino de Graduação e Graduação Dickhoff e Wittek e o Prêmio de Melhor Professor do Case Western Reserve University Mortar Board. Ele é membro do IEEE, do Instituto Americano de Medicina e Engenharia Biomédica e do Instituto de Física. Ele atua no conselho editorial de muitas revistas científicas revisadas por pares. Ele foi o editor fundador do Journal of Neural Engineering e atuou como editor-chefe por 18 anos. Seus interesses de pesquisa estão em neuroengenharia, incluindo neurociência computacional, neurofisiologia e controle da epilepsia, dinâmica não linear de sistemas nervosos, próteses neurais e interação de campos magnéticos e elétricos aplicados com tecido neural. Sua pesquisa foi financiada pela National Science Foundation, pelos Institutos Nacionais de Saúde e por fundações privadas. Ele publicou mais de 160 artigos revisados por pares e presta consultoria para diversas empresas e fundações de biotecnologia.
Grant A. McCallum Obtenha um Ph.D. Ele recebeu seu doutorado em engenharia elétrica pela Case Western Reserve University (CWRU) em 2011. Atualmente, é professor assistente de pesquisa no Departamento de Engenharia Biomédica da CWRU. Antes de se formar, ele passou um total de nove anos na Texas Instruments (TI) e na nVidia Corporation como engenheiro de design ASIC sênior, criando circuitos integrados de acesso de banda larga e processadores gráficos. Seus interesses gerais de pesquisa incluem o desenvolvimento de interfaces nervosas periféricas, sistemas de registro neural de baixo ruído e dispositivos de biotelemetria implantáveis.
Dr. Recentemente, ele recebeu seu PhD em Engenharia Biomédica pela Case Western Reserve University sob a supervisão do renomado professor Dominique M Durand. Sua pesquisa se concentra no desenvolvimento de interfaces neurais para tumores sólidos, com ênfase na descoberta do papel do sistema nervoso autônomo na fisiologia do tumor. Durante seus estudos de doutorado, Jay publicou artigos em revistas influentes destacando suas contribuições nas áreas de engenharia neural e biologia do câncer e suas aplicações no câncer de mama e no melanoma.
O trabalho de Jay foi reconhecido com vários prêmios, incluindo a bolsa Swanger da Case School of Engineering. Ele também apresentou suas descobertas em diversas conferências internacionais e está recebendo atenção por sua nova abordagem para resolver problemas biomédicos complexos.
Além da pesquisa, Jay demonstrou um forte compromisso com a orientação e o ensino, atuando como professor assistente em vários cursos de graduação e orientando pesquisadores juniores no laboratório. Sua dedicação ao ensino e inovação em engenharia biomédica o posiciona como um líder emergente promissor na área.
Em seu tempo livre, Jay gosta de participar de eventos comunitários de saúde e explorar os mais recentes avanços em tecnologia médica. Jay R Shiralkar é apaixonado por melhorar os resultados dos pacientes por meio de pesquisas de ponta e está preparado para fazer contribuições significativas às comunidades de engenharia biomédica e oncologia.
