Uma mudança de direção:pesquisa revela um novo método para manipular o movimento celular em embriões
Uma comparação lado a lado de uma simulação de computador (à esquerda) e um embrião de pintinho vivo exibindo o atrator circular de curto prazo desejado. Crédito:UC San Diego À medida que os embriões crescem desde a concepção até ao nascimento, as células multiplicam-se rapidamente e movem-se de uma forma altamente organizada para criar o esqueleto, os órgãos e outros sistemas cruciais. Mas como as células sabem se mover precisamente na direção certa, no momento certo, para criar um organismo vivo complexo e totalmente formado? Esta é uma questão profundamente desafiadora para os cientistas.
Para ajudar a descobrir a resposta, Mattia Serra, professor assistente de física da Universidade da Califórnia em San Diego, e colegas do Politecnico di Milano (Itália) desenvolveram um novo método que pode manipular o movimento de células embrionárias usando atratores de curto prazo - um conceito que Serra já havia desenvolvido anteriormente. desenvolvido e adotado para ajudar nas operações de busca e salvamento no mar.
O trabalho deles aparece em Physical Review Letters .
Atratores de curto prazo são estruturas que influenciam a dinâmica e o movimento de um sistema por um tempo limitado, mas não determinam comportamentos de longo prazo. Ao modular a distribuição espacial da miosina – o motor molecular que impulsiona o movimento celular – os investigadores foram capazes de controlar o posicionamento destes atratores, direcionando a acumulação celular para áreas específicas do embrião.
Embora a miosina impulsione o movimento celular dentro do embrião, também existem forças externas, ou distúrbios, que também empurram e puxam o embrião. Esses distúrbios são impostos e não controlados pelo embrião.
Esta é uma dança delicada. O embrião deve distribuir a miosina de maneira ideal para que as células se movam em direção aos atratores necessários ao desenvolvimento, ao mesmo tempo que enfrentam os distúrbios impostos.
Usando teoria e simulações, os pesquisadores conseguiram conceber uma estratégia de controle ideal para criar e orientar atratores de curto prazo em fluxos semelhantes aos encontrados no desenvolvimento embrionário.
Para confirmar a sua teoria, colaboradores do grupo Weijer da Universidade de Dundee (Escócia) manipularam a distribuição da miosina de um embrião de galinha. Normalmente, o embrião desenvolve um atrator de curto prazo como uma linha – é aqui que se forma o eixo principal do corpo. As previsões de Serra sugeriam que, com uma distribuição particular de miosina, eles poderiam formar um atrator de curto prazo em forma de anel. O grupo Weijer conseguiu implementar a distribuição sugerida de miosina num embrião vivo e desenvolveu um atrator circular em vez de linear.
Este novo método de controle de fluxos celulares pode ser usado na engenharia de órgãos sintéticos e organoides e pode ajudar em aplicações de medicina regenerativa.
“Os fluxos multicelulares são complexos e podem ser difíceis de estudar. Atratores e repelentes comprimem essa complexidade em suas unidades essenciais que podem ser controladas e usadas para desvendar os princípios subjacentes que impulsionam os fluxos multicelulares”, afirmou Serra.
