Gyles Lewis
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A disseminação de tumores e outros tecidos em crescimento revelou um tipo totalmente novo de física.
Em uma nova pesquisa, publicada em 24 de setembro na revista Nature Physics, os cientistas descobriram que as células vivas fazem a transição de folhas 2D para bolhas 3D por um processo até então desconhecido chamado "umedecimento ativo". E a física da molhabilidade ativa pode explicar por que e como o câncer se espalha.
"Se pudéssemos encontrar a maneira de modificar seletivamente essas forças em um tumor real, o que é uma tarefa muito difícil, poderíamos desenhar um tratamento para evitar a disseminação do câncer", co-autores do estudo Xavier Trepat, do Instituto de Bioengenharia da Catalunha em Espanha e Carlos Pérez-González, da Universidad de La Laguna, na Espanha, disseram por e-mail. [10 coisas que devemos e não devemos fazer para reduzir o risco de câncer]
Física ativa
Qualquer tipo de aplicação médica para as descobertas está muito longe. Trepat e Pérez-González disseram que seus próximos passos envolverão um aprofundamento na estranha física da molhagem ativa, sobre a qual pouco se sabe ainda.
O que os pesquisadores descobriram é baseado em experimentos feitos em uma placa de laboratório usando células de câncer de mama humano. Tudo começou, disseram Trepat e Pérez-González, com uma investigação sobre uma proteína chamada E-caderina, que fornece adesão entre as células. Os pesquisadores queriam saber como essa proteína regula a tensão dentro dos tecidos ou grupos de células. O que eles não esperavam era que a tensão dentro do tecido pudesse ficar tão alta que sua folha de tecido se desprenderia espontaneamente do gel revestido de colágeno que eles estavam usando como substrato e se retraísse em uma forma esferóide.
"A primeira vez que observamos esse fenômeno, não tínhamos certeza sobre como ou por que estava acontecendo", disseram os pesquisadores .
Os pesquisadores compararam a umectação ativa com o comportamento dos chamados fluidos passivos, nos quais não existem estruturas vivas para alterar o fluxo do fluido. Normalmente, em fluidos passivos, um conjunto de equações físicas conhecidas como equações de Navier-Stokes dita a dinâmica dos fluidos. Em fluidos passivos, a transição da folha 2D para o esferóide 3D é chamada de desparafinação. O oposto, um esferóide 3D que se espalha em duas dimensões, é chamado de umedecimento. O fato de ocorrer umedecimento ou orvalho é determinado pela tensão superficial da interface, o líquido e o gás envolvidos.)
Mas enquanto os pesquisadores brincavam com as células cancerosas em seu experimento - parâmetros variados como tamanho do tecido e níveis de caderina-E - eles descobriram que as células não estavam se comportando como fluidos normais na umidificação passiva e desparasitação. Isso ocorre porque uma série de processos ativos, desde a contratilidade do tecido até a adesão célula-substrato, determinam se as células se acumulam ou se espalham, descobriram os pesquisadores.
A transição entre a fase de umedecimento espalhado e a fase de desparafinação depende da competição entre as forças célula-célula e as forças que prendem a célula ao substrato, disseram os pesquisadores..
Transições de câncer
Os tecidos crescem e se movem de várias maneiras, inclusive durante o desenvolvimento normal. Mas a transição de umedecimento ativo é importante, porque é o momento-chave em que as células passam de uma folha esférica contida para uma folha plana que se espalha, disse Trepat e Pérez-González. Em outras palavras, uma vez que bolas circulares de tumor se espalham e se fixam em uma superfície, o tumor é capaz de se espalhar ainda mais.
"Nossos resultados estabeleceram uma estrutura abrangente para entender quais forças são importantes para a invasão do câncer", disseram os pesquisadores. Parte da próxima fase do trabalho será mover os estudos das placas de laboratório para tecidos vivos e tumores reais, acrescentaram os pesquisadores..
Os sistemas biológicos podem ser difíceis de encaixar nas estruturas clássicas da física, escreveram Richard Morris e Alpha Yap em um comentário que acompanha o novo artigo. Morris é um pesquisador de pós-doutorado no Tata Institute for Fundamental Research na Índia, e Yap é um biólogo celular na University of Queensland, na Austrália. Mas o novo artigo é um "passo valioso na direção certa" para tornar a física relevante para problemas de biologia, escreveram Morris e Yap.
"Nesse caso", escreveram eles, "aprendemos que, embora as idéias da física clássica possam ser benéficas na caracterização de sistemas biológicos, a analogia não deve ser levada longe demais e novas abordagens são necessárias."
Originalmente publicado em .