Por Tim Wogan
Publicado na Physics World
Um modelo simples, e potencialmente muito útil, de como as células vivas interagem para criar tecido foi criado por Anatolij Gelimson e Ramin Golestanian da Universidade de Oxford, no Reino Unido. A simulação considera como as células individuais em uma colônia são simultaneamente desenhadas em conjunto pela sinalização química e conduzidas à parte por divisão celular e morte. Acima desta taxa ideal, no entanto, as células espalham-se cada vez mais distantes uma das outras. Embora os investigadores salientam que o modelo é muito esquemático, eles esperam um dia ele pode fornecer insights sobre o que faz com que as células cancerosas a se espalham pelo corpo.
À medida que crescem, as células vivas se comunicam entre si por excretar substâncias químicas que atraem ou repelem células vizinhas – um processo chamado de quimiotaxia. Enquanto algumas bactérias e outros organismos unicelulares podem responder a esses produtos químicos por natação, as células que compõem os tecidos em nossos corpos se movem por mecanismos complexos que não são bem compreendidos. A taxa à qual as células se movem depende da concentração do sinal químico no ambiente circundante. Movimento celular também é afetado pela densidade local de células, com as células que se deslocam a partir de regiões que contêm lotes de células – como a maior parte de um tecido – para regiões com menor número de células, tais como a superfície de um tecido. Isto significa que quanto mais rápido as células dividem-se e morrem, a mais rápida das células irão expandir para o exterior a partir da superfície do tecido.
Atração oposta
Gelimson e Golestanian se empenharam em entender como esses dois fenômenos trabalham juntos para controlar a densidade do tecido. Eles consideraram os casos em que a quimiotaxia é atraente – ou seja, ele desenha as células juntas. Neste cenário, aumenta a quantidade de atrativos químicos à medida que a densidade de células aumenta, e isso estimula as células a ficarem juntas. Isto também contraria a tendência de divisão celular e morte para empurrar as células separadas. Ao calcular a equação do movimento para uma célula específica, os investigadores descobriram que, quando a taxa de divisão celular e a morte é inferior a um determinado valor limiar, estas tendências opostas mantêm-se mutuamente em cheque, e a densidade do tecido permanece constante à medida que o tecido cresce. Essa situação é análoga a observada em organismos saudáveis, sugerem os pesquisadores, e também em tumores benignos.
Acima de uma taxa específica de divisão celular e da morte, no entanto, as células se afastam umas das outras tão rapidamente que quimiotaxia não pode desenhar a colônia junta novamente. Os pesquisadores sugerem que este discreto corte entre um tecido estável e as células se espalhando para além pode fornecer insights sobre como um tumor benigno anteriormente pode tornar-se subitamente metastático e se espalhar por todo o corpo.
Competição inesperada
A natureza da interação entre densidade e quimiotaxia surpreendeu Gelimson e Golestanian. “A densidade populacional é um efeito local, ao passo que a quimiotaxia é não-local – células enviam e recebem esses sinais como produtos químicos que irão viajar por todo o caminho em todo o sistema”, diz Golestanian. “Mas, em nossas equações eles apareceram de forma muito semelhante e, assim, eles poderiam realmente competir uns com os outros, o que não era algo que esperávamos.”
O biofísico Herbert Levine, da Universidade de Rice nos EUA disseram ao physicsworld.com que “Temos uma ideia nova aqui e há uma metodologia para tentar descobrir o até onde essa nova ideia poderia nos conduzir”. No entanto, ele acrescenta que “A questão em aberto é: existe realmente um jogo entre essas premissas e alguma realização experimental real agora? Isso é menos claro para mim.” Em particular, ele é cético sobre qualquer conexão direta com o câncer, como ele diz células cancerosas muitas vezes grudam umas nas outras por causa de interações entre seus revestimentos de proteína, e os tipos de câncer onde as células grudam umas nas outras são muitas vezes mais propensos a se espalhar de forma eficaz porque eles sobrevivem ao transporte através da corrente sanguínea melhor. “Para mim, isso é uma parte importante do problema, e eu acho que o trabalho precisa ser estendido nessa direção”, ele conclui.
A pesquisa foi publicada na Physical Review Letters.
