Sabe-se que a velocidade da canãlula, ou quanto rápido uma canãlula se move, depende de quanto pegajosa éasuperfÍcie abaixo dela, mas os mecanismos precisos dessa relação permaneceram indefinidos por décadas. Agora, pesquisadores do Centro Max Delbra¼ck de Medicina Molecular da Associação Helmholtz (MDC) e da Ludwig Maximilians Universita¤t Ma¼nchen (LMU) descobriram a meca¢nica precisa e desenvolveram um modelo matema¡tico que captura as forças envolvidas no movimento celular. As descobertas, relatadas na revista Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), fornecem uma nova visão para a biologia do desenvolvimento e o potencial tratamento do ca¢ncer.

O movimento celular éum processo fundamental, especialmente crítico durante o desenvolvimento, quando as células se diferenciam em seu tipo de canãlula-alvo e então se movem para o tecido correto. As células também se movem para reparar feridas, enquanto as células cancerosas rastejam atéo vaso sangua­neo mais pra³ximo para se espalhar para outras partes do corpo.

"O modelo matema¡tico que desenvolvemos agora pode ser usado por pesquisadores para prever como diferentes células se comportara£o em vários substratos", disse o professor Martin Falcke, que dirige o laboratório de fisiologia celular matemática do MDC e co-liderou a pesquisa. "Compreender esses movimentos ba¡sicos em detalhes precisos pode fornecer novos alvos para interromper a meta¡stase do tumor."

A descoberta vem graças aos fa­sicos experimentais da LMU se unirem a fa­sicos teóricos do MDC. Os experimentalistas, liderados pelo professor Joachim Ra¤dler, rastrearam a rapidez com que mais de 15.000 células cancerosas se moviam ao longo de faixas estreitas em umasuperfÍcie pegajosa, onde a viscosidade alternava entre baixa e alta. Isso permitiu que observassem o que acontece a  medida que as células transitam entre na­veis de viscosidade, o que émais representativo do ambiente dina¢mico dentro do corpo.

Em seguida, Falcke e Behnam Amiri, co-autor do primeiro artigo e Ph.D. aluno no laboratório de Falcke, usou o grande conjunto de dados para desenvolver uma equação matemática que captura os elementos que moldam a mobilidade celular .

"Os modelos matema¡ticos anteriores que tentavam explicar a migração e a mobilidade das células são muito específicos, eles funcionam apenas para uma caracterí­stica ou tipo de canãlula", diz Amiri. "O que tentamos fazer aqui émantaª-lo o mais simples e geral possí­vel."

A abordagem funcionou ainda melhor do que o esperado: o modelo correspondeu aos dados coletados no LMU e se manteve verdadeiro para medições sobre vários outros tipos de células feitas nos últimos 30 anos. "Isso éempolgante", diz Falcke. "a‰ raro encontrar uma teoria que explique um espectro tão grande de resultados experimentais."

Quando uma canãlula se move, ela empurra sua membrana na direção da viagem, expandindo uma rede interna de filamentos de actina a  medida que avana§a, e então descasca sua extremidade posterior. A rapidez com que isso acontece depende das ligações de adesão que se formam entre a canãlula e asuperfÍcie abaixo dela. Quando não háligações, a canãlula dificilmente pode se mover porque a rede de actina não tem nada contra o que se lana§ar. O motivo éo atrito: "Quando vocêestãode patins de gelo, não pode empurrar um carro, apenas quando hátrito suficiente entre seus sapatos e o solo vocêpode empurrar um carro", diz Falcke.

Amedida que o número de ligações aumenta, criando mais atrito, a canãlula pode gerar mais força e se mover mais rápido, atéo ponto em que fica tão pegajosa que fica muito mais difa­cil puxar a extremidade posterior, desacelerando a canãlula novamente.

Os pesquisadores investigaram o que acontece quando as extremidades frontal e traseira da canãlula experimentam diferentes na­veis de viscosidade. Eles estavam particularmente curiosos para descobrir o que acontece quando ela fica mais pegajosa na parte de trás da canãlula do que na frente, porque équando a canãlula poderia ficar presa, incapaz de gerar força suficiente para puxar a parte de trás.

Esse poderia ser o caso se as ligações de adesão fossem mais como parafusos, prendendo a canãlula ao substrato. No ina­cio, Falcke e Amiri inclua­ram esse tipo de força "ela¡stica" em seu modelo, mas a equação são funcionou com forças de atrito.

"Para mim, a parte mais desafiadora foi envolver minha mente em torno desse mecanismo que funciona apenas com as forças de fricção", diz Falcke, porque não hánada para a canãlula se agarrar firmemente. Mas são as forças semelhantes a  fricção que permitem que a canãlula continue se movendo, mesmo quando as amarras são mais fortes na parte de trás do que na frente, se soltando lentamente como fita adesiva. "Mesmo se vocêpuxar um pouco com uma força fraca, ainda serácapaz de descascar a fita - muito lentamente, mas ela sai", diz Falcke. "a‰ assim que a canãlula evita travar."

A equipe agora estãoinvestigando como as células se movem em duasDimensões , incluindo como elas fazem curvas fechadas a  direita e a  esquerda e em U.