A história da princesa e da ervilha conta a história de uma jovem real tão sensível que conseguiu detectar uma pequena ervilha escondida debaixo de muitos colchões. Na biologia, algo semelhante acontece quando uma célula experimenta condições muito além daquelas que ela toca diretamente. Até recentemente, esta capacidade notável estava principalmente associada 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 pelo corpo e pode revelar novas formas de retardar ou prevenir esta propagação.
Mecânica de sensoriamento remoto de células
Amit Pathak, professor de engenharia mecânica e ciência dos materiais na McKelvey School of Engineering, estuda como as células interagem com as propriedades físicas do seu ambiente. Ele explicou que a “detecção mecânica profunda” descreve um processo que permite às células detectar características além da superfície à qual estão fixadas.
Em pesquisas anteriores, Patak e seus colegas descobriram que células anormais com “alta polaridade ântero-posterior” (indicando células em migração) tinham uma capacidade particularmente forte de sentir o ambiente. Essas células podem exibir assinaturas físicas até 10 mícrons de distância da área onde estão fixadas.
Essa capacidade de detecção depende em parte de como a célula se estica 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 sólido, como um tumor, um tecido mais mole ou até mesmo um osso próximo. Ao sentir a rigidez da MEC, uma única célula anormal pode determinar a direção na qual ela deve se mover.
Forças celulares coletivas ampliam o alcance de detecção
Um novo estudo mostra que grupos de células epiteliais que formam as superfícies de muitos tecidos podem atingir uma gama ainda maior de sensações. Quando essas células trabalham juntas, elas geram força suficiente para sondar o colágeno fibroso e detectar camadas de 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 graduação Hongsheng Yu.
Modelos computacionais sugerem que esse processo se desenvolve em duas etapas, quando as células se agrupam e começam a migrar. Durante essas fases, as informações que as células reúnem sobre o seu entorno influenciam 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. Sua capacidade de detectar o que está por vir os ajuda a escapar do ambiente tumoral e a se mover através do tecido circundante, evitando a detecção. Essa capacidade permite que migrem com mais facilidade, mesmo em condições mais amenas.
Os investigadores querem agora determinar exactamente como esta gama de sensações é controlada e se reguladores específicos determinam até que ponto as células podem sentir o que as rodeia. A identificação desses reguladores pode abrir a porta para novos tratamentos contra o câncer. Se os cientistas conseguirem interromper a capacidade de uma célula cancerígena “sentir” o seu caminho, poderão limitar a extensão da propagação da doença.
O financiamento para esta pesquisa foi fornecido pelos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) (R35GM128764) e pela Fundação Nacional de Ciência para Inovação Civil, Mecânica e de Manufatura (2209684).
