As células de câncer de mama usam força para abrir canais através do tecido

Uma visão de microscópio ilustrado de uma cultura 3D de células cancerosas. Uma célula cancerosa gera forças (em vermelho) movendo o material do tecido para mais longe. A nova técnica detecta o movimento do material para calcular as forças celulares. Crédito:Juho Pokki/Universidade de Aalto

A pesquisa de como os cânceres crescem e se espalham tem sido convencionalmente feita em culturas de células bidimensionais e planas, o que é muito diferente da estrutura tridimensional das células do corpo. Culturas de células 3D que incorporam material de tecido foram desenvolvidas, mas faltam métodos para medir como as células cancerosas usam a força para se espalhar.
Agora, os pesquisadores desenvolveram um novo método de cultura 3D para quantificar com precisão como as células cancerígenas geram forças para se espalhar dentro do tecido. "Aplicamos o método para investigação da progressão precoce do câncer de mama", diz Juho Pokki, pesquisador principal da Universidade de Aalto que liderou a pesquisa.

Este estudo, uma colaboração entre cientistas da Universidade de Aalto e da Universidade de Stanford, foi publicado na revista Nano Letters .

As nanoesferas medem pulsos de força que se acumulam em forças mais fortes

Um tumor primário pode se formar dentro do ducto mamário da mama, onde as células cancerosas são confinadas por uma membrana especial, chamada membrana basal. As células do câncer de mama são maiores do que os poros dessas membranas, então elas devem romper para se espalhar para outros tecidos. Anteriormente, os pesquisadores pensavam que as células usavam enzimas para dissolver as membranas, mas agora entende-se que as células do câncer de mama usam outro mecanismo envolvendo saliências celulares para passar pelas membranas.

"Neste mecanismo, as células do câncer de mama usam forças geradas pelas saliências para abrir canais dentro do material da membrana. Então, as células cancerosas entram no tecido circundante e podem viajar para os vasos sanguíneos para se espalhar para o resto do corpo. , os vasos sanguíneos também são cercados por uma membrana basal. As células do câncer de mama potencialmente usam um mecanismo semelhante para romper essas membranas basais", explica Pokki. “O grupo do professor Ovijit Chaudhuri em Stanford encontrou originalmente esse mecanismo de protrusão em 2018. A colaboração com seu grupo foi a chave para o significado fisiológico deste trabalho”, diz Pokki.

Uma nova técnica mede forças geradas por células cancerosas com um microscópio biológico que detecta esferas biocompatíveis dentro do material do tecido. As forças celulares são calculadas usando informações sobre dois tipos de esferas, uma que detecta movimento em nanoescala e outra que mede propriedades mecânicas. A técnica revela que as células cancerosas geram forças de forma gradual, e as forças se acumulam dentro do material do tecido, em torno de um tumor de câncer de mama. Crédito:Juho Pokki/Universidade de Aalto

O novo estudo usa culturas de células 3D compostas de células de câncer de mama e material de membrana basal padrão. Dentro das culturas 3D, os pesquisadores incorporaram dois tipos de esferas biocompatíveis:um tipo se movia junto com as forças geradas pelas células cancerígenas e o outro tipo media a mecânica de restrição de força. Um microscópio de fluorescência modificado foi usado para fazer vídeos dessas esferas e rastreá-los em nanoescalas.

Isso permitiu que os pesquisadores medissem os pulsos de força provenientes das células cancerígenas. "Estudos anteriores mediram o movimento de protuberâncias celulares por longos períodos de tempo, mas nosso estudo mostrou que muita coisa pode acontecer em apenas 15 minutos. Vimos movimento em nanoescala e pulsos de força em poucos segundos, o que é surpreendente. Além disso, esses pulsos se acumulam , resultando em forças mais fortes aplicadas no material da membrana", diz Pokki.

"Este é atualmente o método mais preciso para medir como as forças celulares são geradas na cultura 3D", acrescenta Pokki.

Para um desenvolvimento de medicamentos mais eficiente e personalizado

O câncer de mama é a forma mais comum de câncer para as mulheres em todo o mundo. Todos os anos, mais de 350.000 mulheres são diagnosticadas com câncer de mama só na União Europeia.

O desenvolvimento de medicamentos contra o câncer de mama é caro, lento e muitas vezes ineficiente, uma vez que menos de 5% dos candidatos a medicamentos selecionados usando culturas de células 2D e experimentos em animais se mostram eficazes em ensaios clínicos em humanos.

"Nossos métodos fornecem dados computacionais mais precisos sobre as forças celulares durante a invasão de células de câncer de mama. Nosso grupo combina os métodos com a tecnologia de microscopia para tornar os experimentos na área de cultura de células 3D mais reprodutíveis. Acredito que os desenvolvimentos tecnológicos acabarão por impulsionar a pesquisa pré-clínica Já iniciamos um projeto relacionado na área de medicina personalizada do câncer”, revela Pokki. + Explorar mais