Configurações experimentais de pinça óptica (OT) e espectroscopia de força acústica (AFS) em temperatura fisiológica (37°C). (A) Representação esquemática do chip microfluídico OT contendo uma célula imune inata imprensada entre duas esferas opticamente presas. (B) Representação esquemática do chip microfluídico AFS carregado com células do sistema imunológico inato. As células estão confinadas entre as esferas e a superfície do chip. Crédito:Avanços de materiais (2024). DOI:10.1039/D3MA01107K Durante a doença, a rigidez ou viscosidade das células pode mudar. Tom Evers demonstrou isso medindo pela primeira vez essas propriedades das células imunológicas humanas. “A rigidez de certas células pode ser uma forma de fazer um diagnóstico”, disse Evers.
Ele recebeu seu doutorado em 26 de março com a tese "Mecânica unicelular para biologia e farmacologia de doenças". Um artigo resultante foi publicado pela Materials Advances .
Dentro de um tumor, as células crescem juntas em tecidos onde não pertencem. Portanto, há mais pressão dos concentrados de células. As células reagem a isto reforçando a sua estrutura, tal como os nossos ossos se tornam mais fortes quando sujeitos a mais stress.
A rigidez das células provavelmente também desempenha um papel no vazamento de vasos sanguíneos. As células dos vasos sanguíneos podem tornar-se menos rígidas ou até um tanto fluidas. Vírus como o Ebola são mortais devido à febre hemorrágica, onde os vasos sanguíneos começam a vazar. Evers conseguiu medir a rigidez das células.
Como estudante de ciências biomédicas, Evers achou a biofísica tão interessante que se dispôs a ir à Sibéria para buscá-la. "Às vezes fazia -40 graus em Tomsk, mas também experimentei +40." Lá passou muito bem em 2016/17, quando concluiu a primeira metade do duplo mestrado. A outra metade era de natureza biomédica, em sua cidade natal, Maastricht. "Em Leiden, eu poderia combinar os dois campos."
Um macrófago deve ser capaz de se deformar
Evers conseguiu expressar bem seu lado aventureiro no laboratório de Alireza Mashaghi na LACDR. "Estudamos as propriedades mecânicas das células - sua rigidez e viscosidade. Estas são extremamente importantes, entre outras coisas, na resposta imunológica às doenças." Por exemplo, um macrófago que engole um patógeno deve ser capaz de se deformar suavemente ao seu redor.
Essas propriedades mecânicas também desempenham um papel no câncer. “Em um tumor, algumas células ficam mais macias, menos rígidas. Essas células podem migrar mais facilmente pelo corpo, o que acontece no câncer metastático”.
Na leucemia, onde as células imunes monocíticas são afetadas, suas propriedades mecânicas mudam. “Se pudermos medir isso com precisão, a rigidez dessas células poderá ser uma forma de diagnosticar a doença”. A rigidez celular torna-se então um chamado biomarcador.
Evers trabalhou com pinças ópticas, entre outras ferramentas. Com este dispositivo, os cientistas podem, por exemplo, segurar um fio de DNA, puxá-lo e depois medir o quão firmemente ele está enrolado. "Modifiquei a pinça para que você possa colocar uma célula entre duas contas de vidro. Ao empurrar as contas uma contra a outra com uma certa força e observar o estiramento que a célula sofre, determinamos a rigidez da célula."
Perto dos tumores, algo estranho acontece com os macrófagos. Enquanto alguns deles eliminam as células tumorais como esperado, outros cercam o tumor e realmente protegem as células tumorais. Evers queria provar se esses diferentes subtipos de células imunológicas são identificáveis pela sua rigidez.
Ele extraiu macrófagos de tecido mamário de camundongo saudável e macrófagos associados a tumores de camundongos com câncer de mama. “Os macrófagos que protegem o tumor apresentavam maior rigidez”.
Um novo campo na biologia
“Com a nossa mecanobiologia, pretendemos introduzir um novo campo dentro da biologia”, diz Evers. Ao estudar genes, os biólogos falam sobre genômica. Se for sobre proteínas, eles chamam isso de proteômica. A pesquisa sobre metabolismo é metabolômica. Os resultados de Evers mostram que há aspectos ainda mais relevantes. "A mecânica acrescenta a dimensão das propriedades mecânicas, como rigidez e viscosidade."
O supervisor de Evers, Alireza Mashaghi, está muito satisfeito com o trabalho de seu doutorado. candidato. “Ele introduziu a mecânica no campo de pesquisa da imunologia, contribuindo assim para o surgimento do campo da mecanoimunologia. Ele conseguiu aplicar técnicas para medir as propriedades mecânicas das células do sistema imunológico durante a doença”.
A aventura ainda não acabou. “Estou no departamento, agora como pesquisador de pós-doutorado. Passei muito tempo desenvolvendo a tecnologia e os resultados só vieram no final. Agora estou pesquisando doenças com vazamento de vasos sanguíneos, o que também deve ter tem a ver com as propriedades mecânicas dos vasos sanguíneos."
Vírus como o Ebola são mortais devido à febre hemorrágica com vazamento de vasos sanguíneos. Isto também está relacionado à alteração das propriedades mecânicas das células dos vasos sanguíneos. Portanto, há muito para o mecanobiólogo unicelular Evers descobrir.
