Cada célula humana é coberta por uma fina camada de açúcar chamada glicocálix. Essa cobertura externa ajuda as células a interagir com seu ambiente e também pode fornecer pistas importantes sobre o que está acontecendo dentro da própria célula. Pesquisadores do Instituto Max Planck para a Ciência da Luz (MPL) criaram mapas detalhados dessas estruturas de açúcar usando microscopia de alta resolução de última geração. Suas descobertas, publicadas em Nanotecnologia da naturezasugerem que mudanças na disposição desses açúcares poderão um dia ajudar os médicos a detectar doenças como o câncer.
O glicocálix envolve todas as células humanas como uma camada externa protetora. Em vez de permanecerem paradas, essas moléculas complexas de açúcar estão constantemente mudando e se reorganizando. Cientistas do grupo de pesquisa “Glicociências Físicas”, liderado pelo Prof. Leonhard Mökl do MPL, estão estudando como essa cobertura de açúcar se comporta e o que ela indica sobre a biologia celular.
Para investigar essas estruturas, a equipe desenvolveu uma técnica chamada atlasing de glicano. Usando a mais recente microscopia de alta resolução, eles criaram imagens do glicocálix no nível de moléculas individuais de açúcar em diferentes tipos de células. Seu trabalho incluiu linhas de cultura celular, células sanguíneas humanas primárias e amostras de tecidos.
Os mapas resultantes mostraram que o glicocálix muda seu arranjo de moléculas dependendo do estado da célula. Por exemplo, as células imunitárias apresentaram diferentes padrões de açúcar após a estimulação, semelhante ao que acontece durante uma resposta imunitária. Segundo os pesquisadores, isso fornece a primeira evidência direta de que o glicocálix funciona quase como uma tela, mostrando informações sobre o estado interno da célula em sua superfície externa.
Padrões de açúcar podem ajudar a detectar câncer
A equipe descobriu que esses padrões de açúcar em nanoescala poderiam distinguir com segurança entre diferentes estados celulares. Suas medições permitiram identificar estágios individuais de desenvolvimento do câncer, distinguir entre células imunológicas ativadas e inativas e distinguir áreas cancerosas de áreas saudáveis no tecido mamário humano.
Os dados resultantes mostram que a superfície celular contém informação biológica estruturada que pode ser lida utilizando uma abordagem padronizada. “Os resultados fornecem uma base promissora para o desenvolvimento de métodos diagnósticos futuros, já que o Glycan Atlasing fornece resultados confiáveis mesmo em amostras complexas”, explica Mökl, chefe do estudo e autor correspondente.
Aplicações médicas futuras
Os pesquisadores agora planejam expandir o método analisando estruturas-alvo adicionais e automatizando grande parte do processo. Eles também esperam estudar um número muito maior de amostras para que a técnica possa eventualmente ser adaptada para uso médico de rotina.
“Em estudos em larga escala, queremos investigar quais estruturas de superfície estão associadas a doenças específicas ou respostas terapêuticas e como os estados celulares podem ser detectados precocemente e objetivamente através da superfície”, explica Mökl, descrevendo os planos de sua equipe para o futuro.
