Os pesquisadores da ETH desenvolveram um novo método em que usam a luz para desenhar padrões de moléculas que guiam as células vivas. A abordagem permite uma análise mais detalhada do desenvolvimento de organismos multicelulares - e, no futuro, pode até desempenhar um papel em novas terapias.

Organismos altamente complexos podem surgir de uma única célula, que é um dos verdadeiros milagres da natureza. Substâncias conhecidas como morfógenos têm um papel importante neste desenvolvimento, nomeadamente, sinalizando às células para onde devem ir e o que devem fazer. Essas moléculas de sinal orientam os processos biológicos, como a formação dos eixos do corpo ou a fiação do cérebro. Para investigar esses processos com mais detalhes, os pesquisadores precisam ser capazes de posicionar as moléculas de sinal entre as células vivas no espaço tridimensional. Isso foi possível graças a um novo método desenvolvido por Nicolas Broguiere e seus colegas no grupo de pesquisa liderado por Marcy Zenobi-Wong. Seu trabalho está sendo publicado hoje na revista. Materiais avançados .

Desenho com luz

“Nossa abordagem torna possível distribuir moléculas bioativas em um hidrogel com alto grau de precisão, "diz Zenobi-Wong, Professor de Engenharia de Tecidos e Biofabricação no Departamento de Ciências da Saúde e Tecnologia da ETH Zürich. Quando as células vivas são encapsuladas no hidrogel, eles podem detectar esses sinais bioquímicos. Um desses sinais, fator de crescimento do nervo, determina a direção em que as fibras nervosas crescem. Em um método chamado padronização de dois fótons, os pesquisadores usaram um laser para desenhar um padrão 3-D dessa molécula no hidrogel.

"Onde quer que a luz esteja focada no material, ele desencadeia uma reação química que ancora o fator de crescimento do nervo ao hidrogel, "Broguiere explica." Otimizamos cuidadosamente o design do hidrogel fotossensível para que as moléculas de sinal se fixassem apenas nas áreas expostas ao laser - e em nenhum outro lugar. "Sua nova abordagem pode criar" pinturas "de morfogênios com detalhes mil vezes menores de um milímetro - o tamanho de uma única fibra nervosa. Os pesquisadores puderam então observar através de um microscópio como os neurônios seguem o padrão mapeado. "Com este novo método, agora podemos guiar os neurônios de forma eficaz em 3-D, usando sua própria linguagem bioquímica, "Broguiere diz.

Quando as fibras nervosas se rasgam

Muitos biólogos sonham há muito tempo em instruir as células a crescerem em uma determinada direção. A nova abordagem desenvolvida pelo grupo de pesquisa ETH os coloca um passo mais perto de realizar esse sonho. Zenobi-Wong e Broguiere acreditam que sua inovação também oferece benefícios potenciais para a medicina, por exemplo, se um nervo for cortado durante um acidente, a reconexão ocorre ao acaso e a função completa não é restaurada. "Não quero dar a impressão de que estamos prontos para começar a tratar pacientes com este método, "Zenobi-Wong diz, "mas no futuro, uma versão refinada de nossa abordagem poderia ajudar a mostrar aos neurônios o caminho certo diretamente no corpo, melhorando assim a recuperação de lesões neurais. "