Cada célula humana é coberta por uma fina camada de açúcar chamada glicocálix. Esse revestimento externo ajuda a célula a interagir com o ambiente e também pode fornecer pistas importantes sobre o que está acontecendo dentro da própria célula. Pesquisadores do Instituto Max Planck de Ciência da Luz (MPL) usaram agora microscopia avançada de alta resolução para criar mapas detalhados dessas estruturas de açúcar. Suas descobertas foram publicadas em Nanotecnologia da Naturezamostrando que mudanças na disposição desses açúcares poderão um dia ajudar os médicos a detectar doenças como o câncer.
O glicocálice envolve todas as células humanas como uma concha protetora. Em vez de permanecerem no lugar, essas moléculas complexas de açúcar estão em constante movimento e reorganização. Cientistas do grupo de pesquisa “Glicociência Física”, liderado pelo professor Leonhard Möckl do MPL, estão estudando como essa cobertura de açúcar se comporta e quais informações ela revela sobre a biologia celular.
Para estudar essas estruturas, a equipe desenvolveu uma técnica chamada “mapeamento de glicanos”. Eles usaram microscopia de super-resolução de última geração para mapear o glicocálice no nível de moléculas únicas de açúcar em muitos tipos de células diferentes. Seu trabalho incluiu linhas de cultura celular, células sanguíneas humanas primárias e amostras de tecidos.
O mapa resultante mostrou que o glicocálix muda seu arranjo molecular dependendo das condições da célula. Por exemplo, as células imunológicas exibem diferentes padrões de açúcar após serem estimuladas, semelhante ao que acontece durante uma resposta imunológica. Os investigadores dizem que isto fornece a primeira evidência direta de que o glicocálice funciona quase como um monitor, exibindo informações sobre o estado interno da célula na sua superfície externa.
Padrões de açúcar podem ajudar a detectar câncer
A equipe de pesquisa descobriu que esses padrões de açúcar em nanoescala podem distinguir com segurança diferentes estados celulares. Suas medições permitiram identificar diferentes estágios de desenvolvimento do câncer, distinguir diferenças entre células imunológicas ativadas e desativadas e distinguir áreas cancerosas de áreas saudáveis no tecido mamário humano.
As descobertas mostram que as superfícies celulares contêm informações biológicas estruturadas que podem ser lidas usando métodos padronizados. “Esses resultados fornecem uma base promissora para o desenvolvimento de futuros métodos de diagnóstico, uma vez que os perfis de glicanos fornecem resultados confiáveis mesmo em amostras complexas”, explica o líder do estudo e autor correspondente, Möckl.
Aplicações médicas futuras
Os pesquisadores agora planejam estender o método analisando estruturas-alvo adicionais e automatizando mais processos. Eles também esperam estudar mais amostras para que a tecnologia possa eventualmente ser adaptada para uso médico de rotina.
“Em estudos em grande escala, gostaríamos de investigar quais padrões de superfície estão associados a processos de doenças específicas ou respostas a tratamentos, e como os estados celulares podem ser detectados de forma objetiva e precoce através da superfície”, explica Möckl, delineando os planos futuros da sua equipe.
