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Durante a migração mesenquimal, uma célula cancerosa se move como uma lagartixa na parede.
Antes de escolher esse modo de movimento, a célula dimensiona a superfície à qual pode aderir, explicou o físico Nadir Kaplan. Se a superfície não for muito rígida ou macia e o caminho a seguir não for muito restritivo, a célula redonda desenvolverá rapidamente saliências que agem como membros temporários, projetando-se para a frente e aderindo à superfície. A célula então se puxará para frente e retrairá sua parte traseira e repetirá o processo.
Esse modo de migração é uma das maneiras pelas quais as células cancerígenas navegam nos tecidos durante a metástase. Em um estudo publicado pela Revista Biofísica, o colega de pós-doutorado em física Wenya Shu e Kaplan, professor assistente de física na Faculdade de Ciências, exploraram a migração mesenquimal por meio de simulações de células e modelagem matemática. Seu objetivo: aprender mais sobre como as células cancerígenas avaliam o tecido circundante para rigidez e adaptam seus movimentos de lagartixa em resposta.
O modelo e seus insights sobre a migração mesenquimal são um primeiro passo para aprender como as células cancerígenas migram como um todo, disse Shu. A migração celular é complexa: as células fazem uso de vários modos de migração, tanto individualmente quanto em colônias. “Essa é a vantagem de criar um modelo computacional aqui”, disse ele. “Podemos dissecar os efeitos de muitos ingredientes em jogo.”
Experimentos mostram que durante a migração mesenquimal, as células adaptam a maneira como navegam no tecido com base na rigidez: elas são atraídas para superfícies de tecido – ou substratos – que não são muito rígidos ou muito moles. As células não podem crescer e anexar suas saliências de forma eficiente a substratos muito rígidos e, se as células se agarrarem a um tecido muito mole, acabarão puxando-o de volta para seus corpos, em vez de usá-lo para avançar. As simulações de células de Shu e Kaplan apoiaram essas descobertas experimentais.
Suas simulações confirmaram aos pesquisadores que as células distinguem entre superfícies moles e rígidas, comparando-as com as propriedades físicas de seus próprios corpos moles. As propriedades do material do substrato afetarão as direções que as células tomam, bem como a eficiência com que se movem.
Para garantir que o modelo simulou com precisão a migração de células cancerígenas, Kaplan e Shu construíram não apenas como as células respondem à mecânica do substrato do tecido, mas também como sintonizam seus sinais bioquímicos internos. Enquanto navegam no tecido, as células também podem responder quimicamente às secreções de uma fonte de nutrição no corpo. O modelo dos pesquisadores é o primeiro a simular como esses dois drivers de movimento celular funcionam, disse Shu.
Os pesquisadores descobriram que as células preferem se mover na direção determinada por sua forte sinalização química interna, seja o movimento geral eficiente ou não. Mas sem um forte sinal químico a seguir, eles se concentram nas propriedades do substrato.
Ao reunir esses elementos da migração mesenquimal e reproduzi-los em um modelo, Kaplan vê um movimento em direção a uma melhor compreensão e identificação de como e onde a metástase pode ocorrer.
A metástase também pode envolver múltiplos modos de migração celular. A migração mesenquimal tende a ser o modo inicial de migração através do tecido e para dentro dos vasos, mas as células muitas vezes giram para a migração ameboide. Enquanto as células se movem como lagartixas no primeiro modo, no último elas se movem mais como esteiras de tanques. “Eles apenas avançam”, disse Kaplan.
A quimioterapia funciona bem contra as células cancerígenas na migração mesenquimal, disse Kaplan, mas não tão bem quando as células mudam para a migração ameboide. Para que os experimentalistas compreendam essa transição, eles primeiro precisam de uma melhor compreensão do modo mesenquimal.
Foi para isso que fizemos progresso aqui”, disse Kaplan.
Em seguida, Shu e Kaplan esperam usar o modelo para observar como as interações célula-célula podem afetar a migração, à medida que células individuais se chocam umas com as outras e desencadeiam mudanças em sua direção. Eles também querem aprender como as células negociam canais mais curvos e estreitos em seu microambiente.
Cada esforço para modelar mais de perto a migração celular aproxima a equipe da compreensão de como as células cancerígenas invadem o corpo. “Queremos criar um modelo preditivo que possa produzir novos tipos de comportamentos qualitativos, para explicar mais medições e motivar novos experimentos”, disse Kaplan.
“Os experimentos são bastante abrangentes, mas se beneficiam significativamente das simulações. Por exemplo, quando se trata de resolver escalas de tempo muito pequenas na dinâmica dessas deformações celulares. Estamos basicamente discernindo todos esses componentes”, disse ele.
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