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

As descobertas sugerem que drogas que impedem o amolecimento das células podem retardar ou interromper a meta¡stase. Estima-se que os tumores metasta¡ticos estejam presentes em cerca de 90 por cento dos pacientes que morrem de ca¢ncer.

“Ha¡ muito tempo pensamos que se pudanãssemos identificar as barreiras que uma canãlula cancerosa precisa superar para formar um tumor metasta¡tico, novos medicamentos poderiam ser encontrados e vidas poderiam ser salvas”, disse Roger Kamm, o distinto professor de Cecil e Ida Green de Engenharia Biola³gica e Meca¢nica e autora do estudo.

A estudante de pós-graduação do MIT, Anya Roberts, éa autora principal do artigo, que aparece hoje no Journal of Biomechanics . Giuliano Scarcelli, professor associado de bioengenharia da Universidade de Maryland, éo autor saªnior. Outros autores do MIT incluem Peter So, professor de engenharia meca¢nica e engenharia biológica, e Vijay Raj Singh, cientista pesquisador do Departamento de Engenharia Meca¢nica.

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 sangua­neos), entram no tecido e comea§am a se multiplicar. Em 2013, o laboratório de Kamm foi capaz de explorar este processo pela primeira vez usando um modelo microsca³pico dos capilares sangua­neos que lhes permitiu criar imagens de células cancerosas percorrendo a parede de um vaso sangua­neo atéa matriz extracelular circundante.

Esse estudo e o novo artigo são parte de um esfora§o conta­nuo no MIT e em outros lugares para estudar asmudanças 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 hipa³tese de que as células se tornam mais suaves durante a migração transendotelial, tornando mais fa¡cil para elas se espremerem atravanãs de pequenos Espaços entre as células endoteliais.

Para explorar essa possibilidade, os pesquisadores criaram um modelo de tecido 3D do revestimento de um vaso sangua­neo. O modelo contanãm uma camada de células endoteliais no topo de uma camada de gel de cola¡geno que simula a matriz extracelular. Os pesquisadores colocaram três tipos diferentes de células tumorais metasta¡ticas agressivas - células de câncer de pulma£o, células de câncer de mama e células de melanoma - na camada endotelial e mediram as propriedades meca¢nicas das células a  medida que passavam pelo revestimento.

Muitas das técnicas existentes para medir a rigidez celular, incluindo microscopia de força atômica, requerem contato fa­sico com as células, o que pode alterar as propriedades meca¢nicas das células. Para evitar esse tipo de interferaªncia, os pesquisadores decidiram usar duas técnicas a³pticas, que não exigem nenhum contato com as células em estudo e também permitem medições do núcleo, a parte mais ra­gida do interior da canãlula.

A primeira dessas técnicas a³pticas, conhecida como microscopia confocal de Brillouin, pode revelar como as propriedades meca¢nicas de uma canãlula 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 refleta¢ncia confocal, mede as flutuações tanãrmicas da membrana celular e da membrana nuclear. As membranas mais macias tem flutuações maiores, enquanto as membranas mais ra­gidas tem flutuações menores.

Usando essas duas técnicas, os pesquisadores descobriram que todos os tipos de células cancerosas que estudaram se tornaram significativamente mais suaves a  medida que passavam pela parede do vaso sangua­neo simulado. No geral, as células do câncer de pulma£o, 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 começam 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 a s quimioterapias convencionais.

“Esse amolecimento pode permitir que essas células tumorais sobrevivam, migrem para um novo local de tecido e criem um local de meta¡stase secunda¡ria”, diz Roberts.

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 protea­nas, que estãolocalizada 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 meta¡stase.

“Ha¡ uma chance de que alguns quimiotera¡picos possam alterar as propriedades meca¢nicas nucleares das células tumorais e amolecaª-las”, diz Roberts. “a‰ um problema desafiador, mas vale a pena trabalhar nele. Se alguém pudesse enrijecer seletivamente as células tumorais, isso poderia inibir a formação de uma meta¡stase. ”

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