p Alterações metabólicas nas células podem ocorrer nos estágios iniciais da doença. Na maioria dos casos, o conhecimento desses sinais é limitado, uma vez que normalmente detectamos a doença somente depois que ela causou um dano significativo. Agora, uma equipe liderada por engenheiros da Escola de Engenharia da Tufts University abriu uma janela para a célula ao desenvolver uma ferramenta óptica que pode ler o metabolismo em resolução subcelular, sem ter que perturbar as células com agentes de contraste, ou destruí-los para realizar ensaios. Conforme relatado hoje em Avanços da Ciência , os pesquisadores foram capazes de usar o método para identificar assinaturas metabólicas específicas que podem surgir no diabetes, Câncer, doenças cardiovasculares e neurodegenerativas. p O método é baseado na fluorescência de duas coenzimas importantes (biomoléculas que atuam em conjunto com enzimas) quando excitadas por um feixe de laser. As coenzimas - nicotinamida adenina dinucleotídeo (NADH) e flavina adenina dinucleotídeo (FAD) - estão envolvidas em um grande número de vias metabólicas em cada célula. Para descobrir as vias metabólicas específicas afetadas por doenças ou estresse, os cientistas do Tufts analisaram três parâmetros:a proporção de FAD para NADH, o "desvanecimento" da fluorescência do NADH, e a organização das mitocôndrias conforme revelada pela distribuição espacial do NADH dentro de uma célula (as "baterias" produtoras de energia da célula).

p O primeiro parâmetro - as quantidades relativas de FAD para NADH - pode revelar quão bem a célula está consumindo oxigênio, metabolizando açúcares, ou produzir ou quebrar moléculas de gordura. O segundo parâmetro - o "desvanecimento" da fluorescência do NADH - revela detalhes sobre o ambiente local do NADH. O terceiro parâmetro - a distribuição espacial do NADH nas células - mostra como as mitocôndrias se dividem e se fundem em resposta ao crescimento e estresse celular.

p "Tomados em conjunto, esses três parâmetros começam a fornecer mais específicos, e assinaturas metabólicas únicas de saúde ou disfunção celular, "disse Irene Georgakoudi, Ph.D., autor correspondente do estudo e professor de engenharia biomédica na Escola de Engenharia de Tufts. "O poder desse método é a capacidade de obter informações sobre células vivas, sem o uso de agentes de contraste ou etiquetas coladas que possam interferir nos resultados. "

p Existem outros métodos para rastrear de forma não invasiva as assinaturas metabólicas da doença, como o PET scan, que é freqüentemente usado em pesquisas. Mas, embora os exames de PET forneçam informações de baixa resolução com excelente penetração de profundidade em tecidos vivos, o método óptico introduzido pelos pesquisadores da Tufts detecta a atividade metabólica na resolução de células individuais, embora principalmente perto da superfície.

p Isso não é necessariamente uma limitação. Muitas doenças podem ser detectadas na superfície dos tecidos, incluindo câncer, enquanto muitos estudos pré-clínicos são realizados com modelos animais e tecidos tridimensionais projetados que podem se beneficiar do monitoramento não destrutivo. O método desenvolvido por Georgakoudi e colegas pode provar ser uma ferramenta de pesquisa poderosa para entender suas assinaturas metabólicas.