Pesquisadores de Yale fizeram uma descoberta que muda o pensamento convencional sobre o papel que o oxigênio desempenha no crescimento de tumores – uma área de pesquisa sobre o câncer que tem sido intensamente estudada nos últimos anos.

Os resultados, do laboratório de Andre Levchenko, o professor John C. Malone de Engenharia Biomédica, foram publicados na Cell Systems . Outros grupos que colaboraram neste estudo foram dirigidos por Chi V. Dang (Universidade Johns Hopkins) e Kshitiz (Universidade de Connecticut).

Quando os tumores começam a ficar sem oxigênio, eles podem ativar o fator induzível por hipóxia (HIF-1alpha) – um fator de transcrição, que é uma proteína que controla a atividade dos genes. Como resultado da ativação do HIF-1alfa, a expressão de centenas de genes pode mudar e alterar drasticamente o comportamento das células cancerígenas. Embora se pense que o aumento do HIF-1alpha seja constante, o novo estudo liderado por Levchenko descobriu que os níveis dessa molécula também podem subir e descer repetidamente em pequenos grupos de células, particularmente em áreas de alta densidade celular. Os efeitos dessa oscilação são profundos, pois permite que as células cancerígenas famintas por oxigênio retomem a divisão e o crescimento. Também pode promover genes pró-câncer e inibir genes anti-câncer.

“De muitas maneiras, ele redefine a versão fundamental de como as coisas acontecem”, disse Levchenko, que também é diretor do Yale Systems Biology Institute no Yale's West Campus. “HIF-1alpha é, sem exagero, uma das principais moléculas que as pessoas observam quando olham para o câncer.”

Kshitiz, professor assistente de engenharia biomédica, disse que a pesquisa desvenda esse fenômeno único e responde a várias perguntas sobre o câncer, abrindo novas linhas de investigação científica.

“É uma grande colaboração entre muitas instituições, uma prova de como as questões científicas profundas exigem a integração de muitos tipos de conhecimento para se unirem”, disse ele.

O HIF-1alpha atua essencialmente como uma bandeira vermelha para quando o oxigênio está baixo. “É uma espécie de sinal de emergência dizendo às células: 'Agora precisamos nos comportar de maneira diferente porque o oxigênio não está mais lá'”, disse Levchenko. Ele acrescentou que também pode estimular o crescimento de células sanguíneas, o que pode restaurar indiretamente os níveis de oxigênio. “É algo que atua tanto como sensor quanto como regulador da falta de oxigênio, e que basicamente muda quase tudo o que as células fazem.”

Células exibindo comportamento oscilatório foram detectadas usando vários biossensores fluorescentes. É importante ressaltar que os pesquisadores descobriram que as oscilações no HIF-1alpha acionam certos genes dentro de uma célula. Esses genes específicos de oscilação eram ricos em oncogenes, que promovem o câncer. Ao mesmo tempo, os genes supressores de tumor diminuíram.

“Isso nos diz que existe esse outro comportamento cinético ou dinâmico particularmente importante que não percebemos que estava lá e, além disso, tem consequências realmente importantes”, disse ele.

A detecção de genes específicos de oscilação em tumores pode ser uma indicação de um câncer de crescimento agressivo, o que pode levar a novos métodos de diagnósticos anteriores. Levchenko disse que as empresas de farmacologia manifestaram interesse no trabalho como base para novos testes de diagnóstico.