p As bactérias são capazes de aderir às fibras do tecido com a ajuda de um “nano-adesivo”. Como eles conseguem isso foi investigado há alguns anos por Viola Vogel, Professor de Mecanobiologia Aplicada na ETH Zurique, usando simulações de computador no CSCS. Os pesquisadores simularam como o nanoadesivo bacteriano - um fio peptídico com vários locais de ligação amarrados como pérolas - adere ao que são chamadas de fibras de fibronectina. Eles fazem parte da rede fibrosa na qual as células estão inseridas. Onde há uma lesão, as fibras de fibronectina são rompidas. p A bactéria detecta o estado tensional das fibras do tecido

p As fibras de tecido intactas são mantidas sob tensão pela força de tração das células na rede fibrosa. Quando as fibras de fibronectina são esticadas por forças, simulações deste processo mostraram que as distâncias entre os locais de ligação individuais na fibronectina, como ligado pelo peptídeo bacteriano, tornam-se muito grandes e, portanto, o nano-adesivo bacteriano se solta amplamente.

p No momento, os pesquisadores não esperavam tais resultados. Estes sugeriram que a bactéria Staphylococcus aureus, cuja adesão foi usada na simulação, pode no curso de sua evolução ter desenvolvido um nano-sensor para detectar o estado tensional das fibras de fibronectina. Para infectar uma lesão com 'sucesso', a temida bactéria provavelmente se liga a fibras rompidas e, portanto, estruturalmente relaxadas.

p Contudo, pouco se sabe sobre o estado tensional das fibras do tecido e seu efeito nos processos fisiológicos nas alterações degenerativas do tecido, por exemplo. Também faltam métodos adequados para medir as forças minúsculas que as células exercem sobre as fibras do tecido.

p Viola Vogel e seu grupo de pesquisa estão, portanto, trabalhando em nano-sensores que podem fazer o trabalho:inspirados nas simulações, eles desenvolveram um peptídeo bacteriano capaz de reconhecer os estados tensionais da fibronectina no tecido. Esse peptídeo pode ser usado tanto em terapia quanto em diagnósticos.

p Nanossensores previstos por supercomputadores foram testados com sucesso em animais

p Agora, testes no peptídeo produzido sinteticamente em culturas de células, bem como em tecido tumoral de modelos animais, deram aos pesquisadores resultados positivos. Como o peptídeo se liga apenas a fibras não tensionadas, pode revelar visivelmente quais fibras do tecido tumoral estão sob tensão. Os resultados da pesquisa foram publicados hoje na revista científica Nature Communications .

p A fim de testar se o peptídeo realmente se liga apenas a fibras não tensionadas, os pesquisadores adicionaram ao meio de cultura de células uma 'nano-sonda' ótica especial que haviam desenvolvido. Esta sonda só pode ser usada em culturas de células, onde muda de cor para indicar o estado tensional das fibras. Além disso, os pesquisadores marcaram o peptídeo produzido sinteticamente com um fluoróforo adicional para visualizar onde ele se liga na cultura de células.

p Além disso, tecidos tumorais foram corados com peptídeo especial com marcação de cor e anticorpos que se ligam a toda a fibronectina, onde tornaram visíveis todas as fibras de fibronectina no tumor versus as fibras relaxadas marcadas pelo peptídeo.

p Nem todas as fibras estão sob tensão

p O exame detalhado do tumor revelou, para surpresa dos cientistas, que os peptídeos não se ligavam a todas as fibras de fibronectina, embora - um sinal de que nem todas as fibras do tumor estão sob tensão. "Contudo, ainda não podemos dizer por que a fibronectina tensionada é mais abundante em algumas áreas do tumor do que em outras, "diz Vogel.

p A fim de descobrir se o adesivo bacteriano também é adequado para fins diagnósticos, pesquisadores do Instituto Paul Scherrer (PSI) liderados por Martin Behé e Roger Schibli injetaram peptídeos marcados radioativamente no modelo animal. Isso permitiu aos cientistas identificar onde o peptídeo se liga no organismo. "Além dos órgãos bem perfundidos, como os rins, fígado e baço, o peptídeo acumulado principalmente no tecido tumoral, “diz Viola Vogel. Foi aqui também que ficou mais tempo.

p Os cientistas esperam que os peptídeos possam servir como marcadores diagnósticos de tecidos tumorais e de outras doenças degenerativas. Os peptídeos podem ser usados ​​para terapia de radiação ou para entrega de ingredientes farmacêuticos ativos ao local doente, por exemplo, ligando um ingrediente ativo ao peptídeo bacteriano, então, os sensores de ligação do peptídeo trazem o ingrediente ativo direto para o seu alvo. A grande vantagem dos peptídeos é que eles são muito menores do que nanopartículas e anticorpos. "Essas pequenas moléculas podem, portanto, penetrar muito melhor e mais profundamente no tecido tumoral denso, "diz Vogel.

p Examinando possíveis aplicativos

p Os resultados e a nova abordagem de pesquisa de Vogel na busca por novos métodos de diagnóstico e terapia têm chamado a atenção:além de um ERC e uma bolsa SNF recentemente concedida, o renomado hospital universitário Charité em Berlim conferiu a Viola Vogel uma cátedra Einstein que a capacitará a financiar dois cargos, possibilitando combinar a nova técnica com a pesquisa clínica. Em cooperação com a PSI, Vogel também pretende investigar quais tipos de tecidos e doenças podem ser melhor direcionados pelo peptídeo.

p Tem sido um longo caminho desde as primeiras simulações no CSCS e testes de laboratório até os modelos animais, Viola Vogel ressalta. As ciências experimentais costumam ter uma visão crítica da pesquisa baseada em simulações. Mas o professor da ETH refuta essa percepção:"Por meio de simulações, tentamos aguçar nosso pensamento sobre os processos moleculares." O pesquisador está convencido de que os presentes resultados não poderiam ter sido alcançados sem simulações. "Isso nos leva claramente ao ponto em que as simulações têm valor preditivo, "diz Vogel.