Pesquisadores descobriram que as células usam ondas como linguagem para se comunicarem
Assim como nós, as células se comunicam. Porém, do seu jeito especial. Ou seja, usando ondas como sua linguagem comum, as células dizem a si mesmas onde e quando se mover.
Portanto elas conversam, compartilham informações e trabalham juntas. De forma muito parecida com a equipe interdisciplinar de pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA) e da Universidade Nacional de Singapura (NUS).
Recentemente eles conduziram pesquisas sobre como as células se comunicam e como isso é importante para projetos futuros, como aplicação na cicatrização de feridas.
O que vem à sua mente quando você pensa em biologia? Animais, plantas, modelos teóricos de computador?
Talvez o último você não associe de imediato, embora seja uma parte importante da pesquisa biológica.
Pois são justamente esses cálculos, que ajudam a entender fenômenos biológicos complexos, até os detalhes mais ocultos.
Atualmente, o professor Edouard Hannezo, do ISTA, aplica-os para compreender princípios físicos em sistemas biológicos.
Agora trabalho mais recente de seu grupo proporciona novas perspectivas sobre como as células se movem e se comunicam dentro dos tecidos vivos.
Durante seu doutorado, Daniel Boocock, junto com Hannezo e o colaborador de longa data Tsuyoshi Hirashima, da Universidade Nacional de Singapura, desenvolveu um novo modelo teórico detalhado, que está disponível na revista PRX Life.
Isso permite uma melhor compreensão da comunicação celular de longo alcance e descreve tanto as complexas forças mecânicas que as células aplicam umas nas outras quanto sua atividade bioquímica.
Células se comunicam em ondas
“Digamos que você tenha uma placa de Petri coberta com células, uma monocamada. Elas parecem estar apenas ali, paradas.
Mas a verdade é que elas se movem, giram e exibem comportamentos caóticos espontaneamente.
Semelhante a uma multidão densa em um show, se uma célula puxa para um lado, outra célula sente a ação e pode reagir indo na mesma direção ou puxando para o lado oposto. A informação pode então se propagar e viajar em ondas – ondas que são visíveis sob um microscópio”, explica Edouard Hannezo, professor do ISTA.
“As células não apenas sentem as forças mecânicas, mas também o ambiente químico – as forças e os sinais bioquímicos que as células estão exercendo umas sobre as outras”, continua Hannezo.
“Sua comunicação é uma interação de atividade bioquímica, comportamento físico e movimento; no entanto, o alcance de cada modo de comunicação e como tais interações mecânicas funcionam em tecidos vivos tem sido um mistério até agora.”
Previsão de padrões de movimento
Impulsionados pelas imagens das ondas, o objetivo dos cientistas era estabelecer um modelo teórico de acompanhamento que validasse sua teoria anterior sobre como as células se movem de uma região para outra.
Daniel Boocock explica: “Em nosso trabalho anterior, queríamos descobrir a origem biofísica das ondas e se elas desempenham um papel na organização da migração coletiva das células. No entanto, não tínhamos considerado a transição líquido-sólido do tecido, o ruído inerente no sistema ou a estrutura detalhada das ondas em 2D.”
Seu último modelo computacional leva em conta a mobilidade das células e as propriedades do material do tecido. Com ele, Boocock e Hannezo descobriram como as células se comunicam mecanicamente e quimicamente, e como elas se movem.
Eles foram capazes de replicar os fenômenos observados em placas de Petri, validando uma explicação teórica da comunicação celular com base em leis físicas.
Testando a teoria
Para a prova experimental, Boocock e Hannezo colaboraram com o biofísico Tsuyoshi Hirashima. Para testar rigorosamente se o novo modelo é aplicável a sistemas biológicos reais, os cientistas usaram monocamadas 2D de células MDCK. Ou seja, células mamárias de rim de mamíferos que são um modelo in vitro clássico para pesquisas desse tipo.
“Se inibíssemos uma via de sinalização química que permite às células sentir e gerar forças, as células paravam de se mover e nenhuma onda de comunicação se propagava”, explica Hannezo. “Com nossa teoria, podemos facilmente alterar diferentes componentes do sistema complexo e determinar como a dinâmica do tecido se adapta.”
O que vem a seguir?
O tecido celular se assemelha de certa forma a cristais líquidos: ele flui como um líquido, mas se organiza como um cristal.
Boocock acrescenta: “Em particular, o comportamento semelhante a cristais líquidos de tecido biológico foi estudado independentemente das ondas mecânicas e químicas.”
Logo, uma extensão para tecidos 3D ou monocamadas com formas complexas, assim como em organismos vivos, é uma possível futura área de investigação.
Além disso, os pesquisadores também começaram a otimizar o modelo em relação à cicatrização de feridas.
Onde os parâmetros melhoram o fluxo de informações, a cicatrização foi acelerada – em simulações computacionais.
Hannezo acrescenta entusiasmado: “O que é realmente interessante é o quão bem nosso modelo funcionaria para a cicatrização de feridas em células dentro de organismos vivos.”
Fonte: Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria