As células podem detectar 10 vezes mais longe do que o esperado e isso pode explicar a propagação do câncer
O conto de fadas da princesa e da ervilha conta a história de uma jovem da realeza tão sensível que conseguiu detectar uma pequena ervilha escondida debaixo de muitos colchões. Na biologia, algo semelhante acontece quando uma célula sente condições muito além daquilo que toca diretamente. Até recentemente, esta capacidade notável estava principalmente ligada a células incomuns, como as células cancerígenas. Uma nova pesquisa mostra que as células comuns podem alcançar um feito semelhante quando trabalham juntas.
Engenheiros da Universidade de Washington em St. Louis relataram suas descobertas na revista PNAS. Seu trabalho esclarece como as células detectam e respondem ao ambiente além da superfície à qual se fixam. Compreender este processo pode ajudar os cientistas a aprender mais sobre como as células cancerígenas se movem através do corpo e pode revelar novas formas de retardar ou prevenir essa propagação.
A mecânica da detecção celular de longo alcance
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. Ele explicou que a “detecção mecânica de profundidade” descreve o processo que permite às células detectar características além da superfície à qual estão fixadas.
Em estudos anteriores, Pathak e seus colegas descobriram que células anormais com uma “alta polaridade frontal-traseira” (indicativa de células em migração) têm uma capacidade especialmente forte de sentir o seu ambiente. Essas células podem detectar sinais físicos até 10 mícrons além da área onde estão fixadas.
Essa capacidade de detecção depende em parte de como uma célula puxa e remodela o colágeno fibroso ao seu redor. Ao deformar essas fibras, a célula estende seu alcance até a matriz extracelular (MEC) e pode “sentir” o que está na próxima camada. A próxima camada pode ser algo rígido, como um tumor, um tecido mais mole ou até mesmo um osso próximo. Ao detectar a rigidez da MEC, uma única célula anormal pode determinar a direção em que deve se mover.
Forças celulares coletivas ampliam o alcance de detecção
A nova pesquisa mostra que grupos de células epiteliais, que formam as superfícies de muitos tecidos, podem atingir um alcance de detecção ainda maior. Quando essas células agem juntas, elas geram força suficiente para sondar o colágeno fibroso e detectar camadas a até 100 mícrons de distância.
“Por ser um coletivo de células, elas geram forças superiores”, disse Pathak, que conduziu a pesquisa com o estudante de doutorado Hongsheng Yu.
Modelos computacionais sugerem que esse processo se desenvolve em dois estágios, à medida que as células se agrupam e começam a migrar. Durante estas fases, a informação que as células reúnem sobre o seu entorno influencia a forma como se movem e se espalham.
Implicações para a compreensão da propagação do câncer
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 exatamente como esse alcance de detecção é controlado e se reguladores específicos determinam até que ponto as células podem detectar o ambiente ao seu redor. A identificação desses reguladores poderia abrir a porta para novos tratamentos contra o câncer. Se os cientistas conseguirem interromper a capacidade de uma célula cancerígena de “sentir” o seu caminho a seguir, poderão 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 Innovation (2209684).
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