p Os pesquisadores que desenvolveram uma forma de alta velocidade de microscopia de força atômica mostraram como criar imagens das propriedades físicas de células vivas do câncer de mama, pela primeira vez revelando detalhes sobre como a desativação de uma proteína-chave pode levar à metástase. p As novas descobertas também estão fornecendo evidências para os mecanismos envolvidos na resposta de uma célula aos medicamentos anticâncer, disse Arvind Raman, Robert V. Adams, Professor de Engenharia Mecânica da Purdue University.

p Na microscopia de força atômica (AFM), uma pequena sonda vibratória chamada cantilever passa sobre um material, caracterizando precisamente sua topografia e propriedades físicas. Contudo, antes, o procedimento era lento demais para registrar alguns processos biológicos que mudavam rapidamente em ação.

p "Antes desse avanço você podia ver apenas o antes e o depois, mas não o que aconteceu no meio, a dinâmica do evento, "Raman disse." Há evidências baseadas neste trabalho e em nossas descobertas anteriores de que pode haver uma assinatura mecânica para a resistência aos medicamentos.

p Modelos avançados permitem que os pesquisadores convertam dados AFM em propriedades sobre o andaime interno da célula, chamado de citoesqueleto de actina cortical, incluindo o movimento das fibras chamadas actina.

p Os resultados são detalhados em um artigo publicado na segunda-feira (29 de junho) no jornal de pesquisa Relatórios Científicos , o jornal de acesso aberto do Nature Publishing Group. Os pesquisadores usaram a técnica para estudar as células do câncer de mama, sondar uma enzima chave chamada tirosina quinase do baço, ou Syk.

p As quinases causam fosforilação de proteínas, um processo bioquímico que pode alterar enzimas e desempenha um papel significativo em uma ampla gama de processos celulares.

p "Então, se você desligar a quinase, proteínas serão desfosforiladas e então mudanças podem ocorrer, "disse Robert L. Geahlen, Distinto Professor de Química Medicinal em Purdue. "Fomos capazes de mostrar que o desligamento desta quinase altera muito rapidamente as propriedades físicas da célula. Portanto, é sem dúvida devido aos eventos de fosforilação que estão tendo efeitos imediatos nas proteínas do citoesqueleto."

p O artigo foi escrito pelo ex-aluno de doutorado Alexander X. Cartagena-Rivera, agora um pós-doutorado no Instituto Nacional de Surdez e Outros Distúrbios da Comunicação (NIDCD) do National Institutes of Health; Wen-Horng Wang, associado de pesquisa de pós-doutorado da Purdue; Geahlen; e Raman.

p Os pesquisadores estudaram células de câncer de mama expostas a um "inibidor" químico que bloqueia o funcionamento de Syk, deixando as células livres para metástase. Por causa do novo AFM de alta velocidade, os pesquisadores, pela primeira vez, puderam observar o que acontece quando o inibidor é adicionado.

p Depois de adicionar o inibidor, bandas de actina se propagam através da célula, fazendo com que a célula mude de forma.

p "Isso leva cerca de 10 minutos, que é bastante rápido em comparação com muitos processos biológicos, "Raman disse.

p As imagens podem ser tiradas a uma velocidade de cerca de 50 segundos por quadro.

p "Antes de fazermos isso, demorava cerca de 15 a 20 minutos para capturar um quadro, que é muito lento para observar este processo de transição, " ele disse.

p Mostrou-se que bandas de actina se moviam em um movimento de varredura pela célula.

p "Você pensa em actina como um andaime, mas é um andaime dinâmico, "Raman disse." Podemos ver bandas de actina que estão circulando e mudando as propriedades físicas durante a transição, que não foi compreendido antes. "

p Quando Syk está ausente ou desativado, as células do câncer de mama passam por um processo chamado EMT, ou transição epitelial-mesenquimal, fazendo com que eles se tornem altamente móveis e sofram metástases.

p "Se esta quinase estiver nas células, as células não podem metastatizar, so we've been trying to figure out what the mechanisms are by which you have to get rid of this kinase in order to become highly motile and metastatic, " said Geahlen, who is affiliated with the Purdue Center for Cancer Research. "And that's one of the reasons we were looking at this particular type of cancer cell with this particular form of Syk in it."

p One goal of the research is to correlate physical properties of cells with tumor suppression and the action of the kinase on the cell.

p The advance in AFM technology was accomplished by two innovations:as the cantilever scans a cell it bends differently depending on the properties of the material being scanned. A laser measures this "deflection, " and models convert the data to reveal information about the material's composition. Previous applications of AFM microscopy to study live cells provided feedback on the amplitude and frequency of the vibrating cantilever, but not the deflection. Contudo, that approach takes too long to provide images of the quickly changing processes inside living cells. Providing feedback on the deflection instead has now been shown to increase the imaging speed 10-fold, making the method practical for studying cellular processes.

p The other innovation is a technique that enables the cantilever to vibrate at two frequencies simultaneously.

p "In one scan we can map the local physical properties of the cell, and we can do it fast enough that we compile maps of the changing cell, "Raman disse.