Saúde

As células cancerosas amolecem à medida que metastatizam, sugere estudo
O desenvolvimento de medicamentos que previnam esse amolecimento pode impedir a capacidade de disseminação dos tumores.
Por Anne Trafton - 21/04/2021


As células tumorais circulantes (em verde e azul) tornam-se mais suaves à medida que escapam do vaso sanguíneo e se comprimem através da parede do vaso (em vermelho), então se multiplicam para formar uma metástase em outras partes do corpo, de acordo com um novo estudo do MIT. Créditos: Imagem: Cortesia dos pesquisadores

Quando as células cancerosas sofrem metástases, elas geralmente viajam na corrente sanguínea para um tecido ou órgão remoto, de onde escapam comprimindo a parede do vaso sanguíneo e entrando no local da metástase. Um estudo do MIT mostra agora que as células tumorais se tornam muito mais suaves à medida que passam por esse processo.

As descobertas sugerem que drogas que impedem o amolecimento das células podem retardar ou interromper a metástase. Estima-se que os tumores metastáticos estejam presentes em cerca de 90 por cento dos pacientes que morrem de câncer.

“Há muito tempo pensamos que se pudéssemos identificar as barreiras que uma célula cancerosa precisa superar para formar um tumor metastático, novos medicamentos poderiam ser encontrados e vidas poderiam ser salvas”, disse Roger Kamm, o distinto professor de Cecil e Ida Green de Engenharia Biológica e Mecânica e autora do estudo.

A estudante de pós-graduação do MIT, Anya Roberts, é a autora principal do artigo, que aparece hoje no Journal of Biomechanics . Giuliano Scarcelli, professor associado de bioengenharia da Universidade de Maryland, é o autor sênior. Outros autores do MIT incluem Peter So, professor de engenharia mecânica e engenharia biológica, e Vijay Raj Singh, cientista pesquisador do Departamento de Engenharia Mecânica.

Apertando por

Depois que as células tumorais entram na circulação sanguínea, elas são transportadas para outro local do corpo onde podem então passar por um processo chamado migração transendotelial. Isso ocorre quando as células se comprimem entre duas células endoteliais vizinhas (as células que constituem os vasos sanguíneos), entram no tecido e começam a se multiplicar. Em 2013, o laboratório de Kamm foi capaz de explorar este processo pela primeira vez usando um modelo microscópico dos capilares sanguíneos que lhes permitiu criar imagens de células cancerosas percorrendo a parede de um vaso sanguíneo até a matriz extracelular circundante.

Esse estudo e o novo artigo são parte de um esforço contínuo no MIT e em outros lugares para estudar as mudanças físicas que ocorrem nas células cancerosas quando elas metastatizam. No novo trabalho, os pesquisadores do MIT e da Universidade de Maryland se propuseram a testar sua hipótese de que as células se tornam mais suaves durante a migração transendotelial, tornando mais fácil para elas se espremerem através de pequenos espaços entre as células endoteliais.

Para explorar essa possibilidade, os pesquisadores criaram um modelo de tecido 3D do revestimento de um vaso sanguíneo. O modelo contém uma camada de células endoteliais no topo de uma camada de gel de colágeno que simula a matriz extracelular. Os pesquisadores colocaram três tipos diferentes de células tumorais metastáticas agressivas - células de câncer de pulmão, células de câncer de mama e células de melanoma - na camada endotelial e mediram as propriedades mecânicas das células à medida que passavam pelo revestimento.

Muitas das técnicas existentes para medir a rigidez celular, incluindo microscopia de força atômica, requerem contato físico com as células, o que pode alterar as propriedades mecânicas das células. Para evitar esse tipo de interferência, os pesquisadores decidiram usar duas técnicas ópticas, que não exigem nenhum contato com as células em estudo e também permitem medições do núcleo, a parte mais rígida do interior da célula.

A primeira dessas técnicas ópticas, conhecida como microscopia confocal de Brillouin, pode revelar como as propriedades mecânicas de uma célula mudam ao longo do tempo em um ambiente 3D. Essa técnica mede como a luz se espalha quando interage com as flutuações de densidade dentro de um material, que se correlacionam com a rigidez do material.

A segunda técnica, conhecida como microscopia de fase quantitativa de refletância confocal, mede as flutuações térmicas da membrana celular e da membrana nuclear. As membranas mais macias têm flutuações maiores, enquanto as membranas mais rígidas têm flutuações menores.

Usando essas duas técnicas, os pesquisadores descobriram que todos os tipos de células cancerosas que estudaram se tornaram significativamente mais suaves à medida que passavam pela parede do vaso sanguíneo simulado. No geral, as células do câncer de pulmão, pele e mama amoleceram em 30, 20 e 20 por cento, respectivamente. Os núcleos dessas células amoleceram em 32, 21 e 25 por cento, respectivamente.

Esse amolecimento começou duas a três horas depois que as células começaram sua migração (um processo também conhecido como extravasamento), e as células ainda estavam moles quando medidas 24 horas depois. Os pesquisadores suspeitam que essas células amolecidas também podem diferir biologicamente das células do tumor original de maneiras que as tornam resistentes às quimioterapias convencionais.

“Esse amolecimento pode permitir que essas células tumorais sobrevivam, migrem para um novo local de tecido e criem um local de metástase secundária”, diz Roberts.

Perturbando a metástase

Ainda não se sabe o que faz com que as células fiquem mais moles, mas os pesquisadores suspeitam que isso possa ser causado por alterações na estrutura da cromatina, que consiste em DNA e proteínas, que está localizada no núcleo.

Os pesquisadores esperam que seu trabalho possa levar ao desenvolvimento de novos medicamentos que podem interferir no amolecimento das células e, assim, interromper a metástase.

“Há uma chance de que alguns quimioterápicos possam alterar as propriedades mecânicas nucleares das células tumorais e amolecê-las”, diz Roberts. “É um problema desafiador, mas vale a pena trabalhar nele. Se alguém pudesse enrijecer seletivamente as células tumorais, isso poderia inibir a formação de uma metástase. ”

A pesquisa foi financiada pelo National Cancer Institute e pela National Science Foundation.

 

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