Uma equipe interdisciplinar de pesquisadores do Instituto Indiano de Ciência (IISc) usou um modelo de tumor 3-D e nanomotores magneticamente acionados para sondar o microambiente das células cancerosas. A equipe é formada por pesquisadores do Centro de Nanociência e Engenharia (CeNSE) e do Departamento de Reprodução Molecular, Desenvolvimento e Genética (MRDG).

Em seu trabalho, publicado em Angewandte Chemie , a equipe dirigiu nanomotores helicoidais remotamente por meio de um campo magnético externo através do modelo de tumor para detectar, mapear e quantificar as mudanças no ambiente celular. O modelo compreende células saudáveis ​​e cancerosas incorporadas em uma matriz de membrana basal reconstituída, e imita o ambiente do câncer de mama.

O estudo destaca uma nova forma de direcionar as células cancerosas, manobrando nanomotores dentro de um tumor e esperando que eles se localizem nas proximidades do local canceroso. "Tentamos conduzir os nanomotores em direção às células cancerosas em um modelo de tumor e observamos que eles ficavam presos à matriz perto das células cancerosas, mas isso não foi observado perto das células normais, "diz Debayan Dasgupta, um co-primeiro autor e Ph.D. estudante do CeNSE.

A matriz extracelular (ECM) é uma rede 3-D complexa de proteínas e carboidratos secretados por células vivas em sua vizinhança. Contudo, quando as células cancerosas secretam material novo na ECM, perturba a composição química e física da ECM nativa em torno das células saudáveis, degradando o meio ambiente local. Portanto, compreender como o microambiente celular é alterado devido às células cancerosas e medir essas mudanças quantitativamente pode ser vital para compreender a progressão do câncer.

No estudo atual, os pesquisadores descobriram que, à medida que os nanomotores se aproximavam da membrana da célula cancerosa, eles aderiram à matriz com mais força do que fariam às células normais. Para medir a força com que os nanomotores se ligam à matriz, a equipe calculou a força do campo magnético necessária para superar a força adesiva, e seguir em frente.

"Isso significa que as células cancerosas estão fazendo alguma coisa. Então, fizemos algumas medições e descobrimos que [a força adesiva] dependia do tipo de células, a força da interação e também de que lado da célula o nanomotor se aproximou, "explica Ambarish Ghosh, Professor Associado do CeNSE e um dos autores seniores. "No fim, realmente acabamos descobrindo uma propriedade física de um ambiente biológico importante. "

A razão pela qual os nanomotores parecem aderir melhor às células cancerosas é sua ECM carregada. Isso pode ser devido à presença de 2, Ácido siálico 3-ligado, uma molécula conjugada com açúcar que confere uma carga negativa no ambiente da célula cancerosa, os pesquisadores descobriram. Eles visualizaram a distribuição desses açúcares usando marcadores fluorescentes e descobriram que os ácidos siálicos foram distribuídos até 40 micrômetros da superfície da célula cancerosa - a mesma distância até a qual os nanomotores experimentaram uma forte adesão.

Para combater esse efeito adesivo, a equipe revestiu os nanomotores com Perfluorooctyltriethoxysilane (PFO), que os protegeu do ambiente carregado. Os nanomotores revestidos não aderiram à matriz perto das células cancerosas, enquanto os motores não revestidos se agarraram à matriz, confirmando o fato de que o microambiente canceroso carregado negativamente interage com os nanomotores de entrada, tornando-os imóveis.

"O que foi uma bela surpresa foi que, em tal ambiente, descobrimos que células cancerosas agressivas acabaram remodelando seus arredores, tornando-os mais aderentes, e mais rico em açúcares carregados específicos, "diz Ramray Bhat, Professor assistente do MRDG e um dos autores seniores. "Essa carga pode ser usada para atingir e matar pequenas populações de células cancerosas escondidas entre suas contrapartes normais, para o qual estamos estendendo esses estudos a animais vivos. "