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Estudo mostra que quando um tecido se curva, o volume das células que o compõem aumenta
Esta descoberta abre novos caminhos para a cultura de órgãos in vitro, uma alternativa parcial à experimentação animal. Também sugere novas perspectivas para a produção de determinados materiais. Esta pesquisa foi publicada na revista Develo
Por Universidade de Genebra - 14/05/2022


Ao dobrar uma “folha” de células, semelhante à que compõe a nossa pele, os pesquisadores perceberam com mais precisão que as células incharam para tomar a forma de pequenas cúpulas. Crédito: Aurélien Roux

Como nossas células se organizam para dar sua forma final aos nossos órgãos? A resposta está na morfogênese, o conjunto de mecanismos que regulam sua distribuição no espaço durante o desenvolvimento embrionário. Uma equipe da Universidade de Genebra (UNIGE) acaba de fazer uma descoberta surpreendente nesse campo: quando um tecido se curva, o volume das células que o compõem aumenta em vez de diminuir. Esta descoberta abre novos caminhos para a cultura de órgãos in vitro, uma alternativa parcial à experimentação animal. Também sugere novas perspectivas para a produção de determinados materiais. Esta pesquisa foi publicada na revista  Developmental Cell . 

Na biologia, os mecanismos que determinam a distribuição das células no espaço para moldar a forma e a estrutura de nossos tecidos e órgãos são chamados de "morfogênese". Esses mecanismos funcionam durante o desenvolvimento embrionário e explicam como, por exemplo, as dobras de nossos intestinos ou os alvéolos de nossos pulmões são formados. Em outras palavras, esses fenômenos estão na base do nosso desenvolvimento e de todos os seres vivos. 

As células incham e isso é inesperado

Em um estudo recente, a equipe do professor Roux investigou como as células que compõem um tecido reagem e se adaptam quando ele é dobrado. Ao rolar uma monocamada de células in vitro, que é um conjunto compacto e plano de células dispostas uma ao lado da outra, os cientistas da UNIGE fizeram uma descoberta contraintuitivo. "Descobrimos que o volume das células localizadas na curvatura aumentou cerca de 50% após cinco minutos, em vez de diminuir, e depois voltou ao normal em 30 minutos", explica Aurélien Roux, último autor deste estudo. Isso é o oposto do que pode ser observado ao dobrar um material elástico. 

Ao dobrar essa "folha" de células, semelhante à que compõe a nossa pele, os pesquisadores perceberam com mais precisão que esta última inchou para tomar a forma de pequenas cúpulas. "O fato desse aumento de volume ser escalonado no tempo e transitório também mostra que se trata de um sistema ativo e vivo", acrescenta Caterina Tomba, primeira autora do estudo e ex-pesquisadora do Departamento de Bioquímica da UNIGE. 

Um fenômeno mecânico e biológico

É a combinação de dois fenômenos que explica esse aumento de volume. "A primeira é uma reação mecânica à curvatura, a segunda está ligada à pressão osmótica exercida sobre a célula", diz Aurélien Roux. As células evoluem em um ambiente feito de água salgada . A membrana semipermeável que os separa de seu ambiente permite que a água passe, mas não o sal, o que exerce uma certa pressão sobre a célula. Quanto maior a concentração de sal no exterior - e, portanto, a chamada pressão osmótica -, mais água passará pela membrana da célula, aumentando seu volume. 

"Quando uma curvatura é induzida, as células reagem como se fosse a pressão osmótica que estivesse aumentando. Assim, elas absorvem mais água, o que tem o efeito de inchar", explica o pesquisador. 

Útil para reduzir a experimentação animal

Compreender como as células respondem à flexão é um avanço importante para o desenvolvimento in vitro de organoides. Essas estruturas multicelulares tridimensionais, projetadas para imitar a microanatomia de um órgão e suas funções, podem de fato permitir uma grande quantidade de pesquisas sem a necessidade de experimentação animal. "Nossa descoberta é um fenômeno ativo a ser levado em consideração para controlar o crescimento espontâneo dos organoides, ou seja, para obter a forma e o tamanho desejados do órgão", diz Aurélien Roux. O objetivo a longo prazo seria ser capaz de "crescer" qualquer órgão de substituição para determinados pacientes. 

Esses resultados também são de interesse da indústria. "Hoje, não há materiais que aumentem de volume quando dobrados. Os engenheiros conceituaram esse material sem perceber, porque sua produção era extremamente complicada. Nosso trabalho, portanto, também oferece novas chaves para entender o desenvolvimento desses materiais", conclui Aurélien Roux.

 

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