A migração de células deve superar barreiras físicas, como poros apertados em tecidos de malha fina. Um estudo recente realizado por uma equipe de biofísicos da LMU fornece uma nova teoria para descrever como as células manobram esses ambientes confinados.

No corpo humano, há um movimento constante de células em migração. As células imunológicas e cancerosas são especialmente móveis, e são capazes de abrir caminho através de várias barreiras e tecidos de malha fina. Uma colaboração de especialistas em biofísica teórica e experimental liderada pelo Prof. Chase Broedersz e Prof. Joachim Rädler na LMU Munich propôs agora uma nova forma de estudar a migração de células confinadas usando uma abordagem baseada em dados. Os resultados são publicados online em Física da Natureza .

Espremendo-se para frente e para trás entre as duas ilhas

A chave para sua abordagem era estudar uma célula em migração em um microambiente artificial confinante. Este microambiente é composto por duas ilhas nas quais uma célula pode sentar-se confortavelmente, que são conectados por uma ponte estreita. Eles são revestidos com uma proteína à qual a célula pode aderir, enquanto os arredores não são acessíveis para a célula. A constrição constitui um obstáculo para a célula em migração, que tem que se espremer para atravessar. Usando microscopia de lapso de tempo, os pesquisadores monitoraram como as células se movem:as células do tecido mamário não ficam paradas, eles se espremem freneticamente para frente e para trás entre as duas ilhas. Ao observar centenas de células migrando nesses micropadrões, a equipe revelou a dinâmica de como as células superam esses obstáculos físicos.

Crucial para o sucesso deste estudo foi a estreita colaboração entre teoria e experimento. "Asseguramos que o design do ambiente de confinamento em que as células migram seja o mais simples e controlável possível, "Joachim Rädler explica." Isso nos permite usar uma abordagem de big data. "

Filtrando flutuações

O modelo teórico que os biofísicos propõem é uma equação de movimento. Isso é semelhante em espírito às equações que descrevem muitos sistemas físicos, como o movimento dos planetas ao redor do sol. As células, entretanto, são muito menores e seu movimento é fortemente afetado por flutuações inerentes. "Usando nosso modelo, fomos capazes de separar o previsível, componentes determinísticos da parte aleatória do movimento, as flutuações, "Chase Broedersz explica." Isso nos permite entender como as células podem realizar tarefas de migração de maneira confiável, apesar de todas essas influências aleatórias. "

Tendo filtrado as flutuações no comportamento da célula, os cientistas descobriram que as células do câncer de mama e as células saudáveis ​​da mama têm comportamentos de motilidade diferentes. "Nossa abordagem baseada em dados combinada com micropadrões artificiais nos permite revelar características características das células, "diz David Brückner, o primeiro autor do estudo. "O modelo inferido, portanto, fornece uma 'impressão digital de mobilidade' que distingue diferentes tipos de células."

Chase Broedersz conclui:"Nossa nova abordagem descreve a migração de células confinadas usando a teoria dos sistemas dinâmicos e mostra como as células se adaptam a ambientes confinados. Isso também pode ter aplicações para a avaliação quantitativa do comportamento celular em ambientes biológicos mais complexos."