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Novas pesquisas encontraram voltagens variáveis nas membranas das células do câncer de mama, revelando pistas sobre como elas crescem e se espalham.
A pesquisa, liderada pelo Imperial College London e pelo Institute of Cancer Research, em Londres, pode nos ajudar a entender melhor como as células cancerígenas “decidem” quando se multiplicar e para onde se espalhar.
Quando as células se tornam cancerosas, elas passam por uma série de mudanças bioelétricas. Por exemplo, a camada que envolve as células, chamada membrana celular, torna-se mais carregada positivamente do que as membranas celulares saudáveis.
Esta nova pesquisa, publicada hoje em Biologia das Comunicações, descobriram que, além de a voltagem da membrana ser maior do que em células saudáveis, ela também flutua ao longo do tempo – com células de câncer de mama se comportando como neurônios. Os pesquisadores acreditam que isso pode indicar uma rede de comunicações elétricas entre as células cancerígenas que podem, no futuro, ser um alvo de interrupção, criando possíveis novos tratamentos.
A co-autora principal, Amanda Foust, do Departamento de Bioengenharia do Imperial, disse: “Quando células saudáveis se tornam cancerosas, as mudanças que sofrem podem ajudá-las a crescer e se espalhar. Sabemos, por exemplo, que certos genes que controlam a multiplicação celular podem mudar desligado, causando crescimento celular descontrolado.
“Ainda não sabemos por que a voltagem das membranas flutua nas células cancerígenas – mas nossa descoberta e tecnologia, possibilitada pela empolgante colaboração de engenheiros e biólogos, abre portas para mais trabalhos que podem nos ajudar a entender melhor as redes de sinalização e o crescimento do câncer .”
Testando a rede
Para testar as voltagens, os pesquisadores cultivaram células de oito linhagens de células de câncer de mama e uma linha de células de mama saudável. Eles então registraram as voltagens de suas membranas celulares com um microscópio originalmente projetado para filmar a atividade elétrica nas células cerebrais, antes de usar o aprendizado de máquina para categorizar e caracterizar os sinais.
Inesperadamente, eles encontraram flutuações na voltagem das membranas das células cancerígenas. Embora mais pesquisas sejam necessárias, os pesquisadores suspeitam que os sinais elétricos ‘piscando’ e ‘ondulando’ podem ser uma forma de comunicação entre as células.
Eles adicionaram tetrodotoxina, uma potente neurotoxina que bloqueia os canais de sódio para evitar a geração de carga elétrica nas células nervosas. Estudos anteriores mostraram que as células cancerígenas dependem desses canais de sódio para se tornarem mais invasivas.
Eles descobriram que, de forma semelhante ao seu efeito nas células nervosas, a tetrodotoxina suprimiu as flutuações de voltagem nas células cancerígenas. Os pesquisadores dizem que isso poderia indicar novos caminhos de tratamento para bloquear a comunicação e o comportamento das células cancerígenas.
O co-autor principal, o professor Chris Bakal, professor de Morfodinâmica do Câncer no Instituto de Pesquisa do Câncer, em Londres, disse: “Esta é a primeira vez que observamos flutuações tão rápidas na atividade elétrica dentro das células do câncer de mama. Parece que as células do câncer de mama estabeleceram um tipo de linguagem elétrica. Ainda não sabemos o quão complexa é a linguagem, mas pode permitir que as células cancerosas transmitam informações sobre nutrientes próximos ou ambientes hostis em grandes distâncias e, finalmente, promovam a sobrevivência do tumor.”
Para testar ainda mais suas descobertas, eles induziram câncer na linhagem de células saudáveis antes de gravá-las novamente. Eles descobriram que, uma vez que essas células se tornaram cancerosas, a voltagem de suas membranas também flutuava.
O nível de sinais elétricos variou entre os tipos de câncer. As linhas de células cancerígenas mais agressivas e intratáveis apresentavam flutuações mais frequentes, com sinais às vezes aparecendo como uma onda viajando de célula para célula.
O coautor do professor emérito Mustafa Djamgoz, do Departamento de Ciências da Vida do Imperial, disse: “De todas as células do corpo, geralmente associamos células cerebrais ou cardíacas ‘excitáveis’ com atividade elétrica. Nossa pesquisa sugere uma rede de sinalização elétrica oculta entre as células cancerígenas que pode desempenhar um papel fundamental no comportamento das células cancerosas, incluindo a comunicação entre si e outras células dentro do tumor. Já sabemos que a propagação do câncer, a principal causa de morte por câncer, é facilitada pela atividade elétrica.”
O professor Bakal acrescentou: “Achamos que essas redes podem até permitir que as células cancerígenas formem estruturas semelhantes ao cérebro que permitem que as células cancerígenas atuem juntas como uma única máquina, em vez de unidades individuais”.
Conectando as pistas
Os pesquisadores agora estão trabalhando para identificar e desvendar as ligações potenciais entre a voltagem da membrana celular e o comportamento das células cancerígenas, para ver se elas podem ser cortadas. O professor Bakal disse: “Se você puder impedir que as células cancerígenas se comuniquem umas com as outras, elas podem se tornar mais fáceis de tratar. Não é tão diferente de uma guerra. Se você puder impedir um comandante de transmitir informações aos soldados na frente, a batalha se torna mais fácil. ganhar.”
Foust disse: “Estamos agora investigando o papel da voltagem no comportamento das células cancerígenas. As células cancerígenas se clonam e se multiplicam à medida que sua voltagem flutua em um determinado padrão, ou quebram para invadir outras partes do corpo? em um determinado estágio de flutuação para evitar a propagação do câncer? Estas são questões-chave que esperamos responder com nosso trabalho contínuo.”
Este estudo foi financiado pela Integrated Biological Imaging Network, a Royal Academy of Engineering, o Biotechnology and Biology Research Council (BBRC, parte do UKRI), Wellcome Trust, Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC, parte do UKRI), Cancer Research UK e Stand Up to Cancer UK.
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