O conto de fadas da princesa e da ervilha conta a história de um jovem da realeza que é tão sensível que consegue detectar uma pequena ervilha escondida debaixo de muitos colchões. Na biologia, algo semelhante acontece quando uma célula sente uma situação mais do que tocá-la diretamente. Até recentemente, esta capacidade notável estava principalmente associada a células anormais, como as células cancerígenas. Uma nova pesquisa mostra que as células normais podem alcançar feitos semelhantes quando trabalham juntas.
Engenheiros da Universidade de Washington em St. Louis relataram suas descobertas na revista PNAS. Eles trabalham na forma como as células detectam e respondem ao seu ambiente além da superfície à qual estão fixadas. Compreender este processo pode ajudar os cientistas a aprender mais sobre como as células cancerígenas se movem através do corpo e revelar novas formas de retardar ou prevenir essa propagação.
Mecânica de detecção de células 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 seu entorno. Ele explicou que a “detecção mecânica de profundidade” descreve o processo que permite às células detectar características além de sua superfície anexada.
Em estudos anteriores, Pathak e seus colegas descobriram que células anormais com “alta polaridade frente-trás” (indicativo de células em migração) têm uma capacidade especial de sentir o seu ambiente. Essas células podem detectar sinais físicos de até 10 mícrons além de onde estão conectadas.
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 para a matriz extracelular (MEC) e pode “sentir” o que está no próximo nível. A próxima camada pode ser algo sólido, como um tumor, tecido mole ou até mesmo osso próximo. Ao detectar a rigidez da MEC, uma única célula anormal pode determinar em que direção ela deve se mover.
As células articulares ampliam o alcance da detecção de força
Novas pesquisas mostram que grupos de células epiteliais, que formam a superfície de muitos tecidos, podem atingir maior alcance de detecção. Quando essas células trabalham juntas, elas geram energia suficiente para pesquisar o colágeno fibroso e detectar camadas a 100 mícrons de distância.
“Por ser um agregado de células, elas geram alta energia”, 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 esses estágios, as informações que as células reúnem sobre o ambiente afetam a forma como elas se movem e se espalham.
Implicações para a compreensão da propagação do câncer
As células cancerígenas parecem beneficiar desta capacidade de detecção melhorada. A capacidade de detectar o que está por vir permite que eles escapem do ambiente do tumor e passem pelo tecido circundante para evitar a detecção. Essa capacidade permite que eles migrem com mais facilidade, mesmo em ambientes soft.
Os pesquisadores agora querem determinar exatamente como esse alcance de detecção é regulado e os reguladores específicos que determinam até que ponto as células podem detectar o ambiente ao seu redor. A identificação destes reguladores pode abrir a porta a novos tratamentos contra o cancro. Se os cientistas conseguirem interromper a capacidade das células cancerígenas de “sentir”, 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).
