Equipe de pesquisa cria um mapa químico para células humanas

Crédito:Materiais e Interfaces Aplicados da ACS (2024). DOI:10.1021/acsami.3c17113

Cientistas do NPL trabalharam com a Diamond Light Source para publicar um estudo que mostra como a química das células humanas muda, dependendo da estrutura do seu nicho extracelular, são os principais determinantes das respostas celulares e das vias de desenvolvimento. O artigo foi publicado em ACS Applied Materials &Interfaces .

O corpo humano passa por uma renovação ao especializar células "em branco" - denominadas células-tronco - em células primárias organizadas em tecidos de acordo com seu ambiente. O ambiente é criado por matrizes extracelulares ou estruturas nas quais as células constroem tecidos e órgãos.

As respostas celulares a essas matrizes fornecem métricas de desempenho que são críticas para o desenvolvimento de diagnósticos e terapias baseados em células. Algumas das métricas importantes são obtidas por meio de microscopia e ensaios biológicos, que, no entanto, não conseguem capturar a química das células e como ela muda em diferentes interfaces célula-matriz.

Esta lacuna continua a dificultar o progresso nos cuidados de saúde e na inovação tecnológica, uma vez que a química é o reflexo direto dos processos celulares responsáveis pelo crescimento e reparação dos tecidos.

Os cientistas do NPL decidiram colmatar esta lacuna registando mapas infravermelhos de células humanas primárias e estaminais cultivadas em matrizes nativas e sintéticas.

A espectroscopia infravermelha pode acessar praticamente todas as informações químicas disponíveis na célula, mas não consegue diferenciar a célula de sua matriz ou reconhecer diferentes partes da mesma célula. Portanto, foi necessária uma abordagem correlativa envolvendo o uso de imagens físicas, fornecidas por microscopia de luz e de força atômica, para orientar os espectros químicos.

Para conseguir isso, o NPL colaborou com cientistas de linhas de luz da Diamond Light Source, biólogos das faculdades de Sheffield e Londres e especialistas em dados de Cambridge. Juntos, eles desenvolveram uma abordagem de imagem espectral que não apenas lhes permitiu obter mapas químicos de células individuais, mas também comparar suas assinaturas químicas em resposta a matrizes que exibiam propriedades físicas distintas.

Seu estudo também demonstra a eficiência de medições correlativas para explicar o comportamento celular em interfaces célula-matriz em 2D, bem como a necessidade de desenvolver metodologias análogas e mais avançadas para medir interfaces célula-matriz em 3D, abrindo caminho para o impacto na saúde. e soluções para a regeneração de tecidos humanos.

Max Ryadnov, NPL Fellow, disse:"O estudo foi uma colaboração emocionante que nos forneceu informações importantes sobre como a composição química das células humanas se correlaciona com as mudanças físicas dos andaimes moleculares que apoiam o seu crescimento e desenvolvimento. O estudo também informou os próximos passos em nossos desenvolvimentos com foco em medições correlativas de sistemas biológicos vivos."

Mais informações: Emiliana De Santis et al, Mapeamento hiperespectral de células-tronco e primárias humanas em interfaces célula-matriz, ACS Applied Materials &Interfaces (2024). DOI:10.1021/acsami.3c17113
Informações do diário: Materiais Aplicados e Interfaces ACS

Fornecido pelo Laboratório Nacional de Física

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