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Novo estudo fornece pistas para o mistério de décadas sobre o movimento celular
A descoberta inovadora fornece a primeira prova de uma teoria do início dos anos 1980 e pode ter um grande impacto em campos que estudam o movimento celular da medicina regenerativa à pesquisa do câncer.
Por Universidade de Minnesota - 22/07/2021

Acima: Um estudo da Universidade de Minnesota fornece a primeira prova de uma teoria de 1982 de que a resistência mecânica (a rigidez das fibras) desempenha um papel fundamental no controle do movimento das células. A descoberta pode ter um grande impacto na medicina regenerativa e na pesquisa do câncer. Crédito: Grupo Tranquillo, Universidade de Minnesota

Um novo estudo, liderado por pesquisadores de engenharia da University of Minnesota Twin Cities, mostra que a rigidez das fibras de proteína nos tecidos, como o colágeno, é um componente chave no controle do movimento das células. A descoberta inovadora fornece a primeira prova de uma teoria do início dos anos 1980 e pode ter um grande impacto em campos que estudam o movimento celular da medicina regenerativa à pesquisa do câncer.

A pesquisa foi publicada no Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), um periódico científico multidisciplinar revisado por pares.

O movimento celular direcionado , ou o que os cientistas chamam de "orientação do contato celular", refere-se a um fenômeno no qual a orientação das células é influenciada pelo alinhamento das fibras nos tecidos moles. As células têm saliências, quase como vários pequenos braços, que as movem dentro do tecido. As células obviamente não têm olhos para sentir para onde estão indo, então entender os mecanismos de como elas alinham seu movimento com as fibras é considerado pelos pesquisadores como uma fronteira final no controle da migração celular.

"É como se alguém jogasse você em uma piscina cheia de água e milhares de cordas finas alinhadas ao longo do comprimento da piscina e lhe dissesse para nadar e depois desligasse as luzes", disse Robert Tranquillo, o pesquisador sênior sobre o estudo e um professor da Universidade de Minnesota no Departamento de Engenharia Biomédica e no Departamento de Engenharia Química e Ciência dos Materiais. "Você estenderia os braços e as pernas para tentar se mover na água e descobrir a direção certa usando as cordas."

As células precisam se mover por vários motivos. Eles devem se mover para os lugares certos em um embrião em desenvolvimento para se tornarem os tipos de células certos. Na cicatrização de feridas, as células da pele precisam entrar em coágulos de sangue de forma eficiente para converter a ferida em uma cicatriz. E a pesquisa mostra que quando as células cancerosas migram dos tumores sólidos para se espalharem por todo o corpo, elas estão seguindo os rastros de uma linha de fibras. Em anos mais recentes, os pesquisadores descobriram que a orientação por contato é o mecanismo celular subjacente pelo qual eles podem fazer tecidos projetados para a medicina regenerativa crescerem, reparar ou substituir células, órgãos ou tecidos danificados ou doentes.

"Embora usemos orientação de contato celular para muitos processos em meu laboratório para projetar tecidos para imitar válvulas cardíacas e vasos sanguíneos, o sinal que induz o movimento celular em uma rede de fibra alinhada não foi claro para nós todos esses anos", disse Tranquillo , um distinto professor da Universidade McKnight.
 
Neste novo estudo que visa compreender a orientação de contato e melhorar a engenharia de tecidos , a equipe de Tranquillo fez parceria com pesquisadores da University of California, Irvine e University of California, Los Angeles para testar a resistência mecânica (a rigidez das fibras) em duas direções diferentes em géis de fibras alinhadas para ver se esse era um fator importante no movimento das células, em vez da porosidade das fibras ou da adesão (pegajosidade) das fibras.

"Usando um conjunto especial de ferramentas que antes não estavam disponíveis para nós, fomos capazes de testar células da pele que consideramos um 'cavalo de trabalho' para o desenvolvimento de tecidos modificados", disse Tranquillo. “O que descobrimos é que quando reticulamos as fibras (conectando-as nas interseções) e aumentamos a diferença de rigidez nas duas direções, mas mantivemos todos os outros fatores iguais, as células se alinharam melhor. Isso é uma evidência de que a a diferença direcional na resistência mecânica da rede de fibra influencia a orientação e o movimento da célula. "

Esta é a primeira vez que alguém consegue provar um aspecto importante da teoria da orientação por contato proposta pela primeira vez por Graham Dunn no King's College em Londres em 1982, disse Tranquillo.

Os próximos passos são estudar a porosidade e a adesão das fibras para ver se elas impactam no movimento celular , além de estudar outros tipos de células.

"Este é apenas o primeiro passo para entender verdadeiramente como as células se movem", acrescentou Tranquillo. "Se pudermos aprender mais sobre como as células se movem, isso poderá mudar o jogo em muitos campos científicos."

 

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