As células cancerígenas penetram profundamente em seu ambiente

A migração celular é um processo essencial que controla o desenvolvimento, a manutenção dos tecidos, a saúde dos órgãos e a funcionalidade. As células interagem com a matriz extracelular (ECM) ao seu redor, respondendo à sua composição química e mecânica por meio de adesões, forma e geração de força.

As células cancerígenas podem sentir o cheiro de uma camada de células abaixo da camada superior de colágeno na qual viajam regularmente. No entanto, de acordo com uma nova pesquisa da Universidade de Washington em St. Louis’ McKelvey School of Engineering, as células normais não podem.

De acordo com Amit Pathak, professor associado de engenharia mecânica e ciência de materiais, e Christopher Walter, pesquisador associado de pós-doutorado no laboratório de Pathak, as células cancerígenas têm “mecanossensibilidade de profundidade”, ou a capacidade de detectar as propriedades de ambientes distantes abaixo de sua matriz extracelular imediata. .

Isso pode significar que as qualidades mecânicas da matriz extracelular colocada fora das células podem influenciar a migração celular.

Amit Pathak e seus colegas há muito estudam a migração celular para aprender como os tumores cancerígenos entram no tecido, as feridas cicatrizam e os órgãos e tecidos se desenvolvem.

Eles demonstraram anteriormente que as células se movem mais rapidamente em ambientes mais rígidos devido a pressões e trações mais fortes do que em ambientes macios.

Pathak e Walter desenvolveram dois hidrogéis, um rígido e outro macio, e colocaram uma matriz extracelular à base de colágeno por cima. As células normais mudaram pouco em forma ou tamanho e migraram lentamente no topo da camada de colágeno.

Eles observaram o comportamento de células epiteliais mamárias normais humanas e células de câncer de mama triplo negativo nas superfícies usando uma variedade de técnicas, incluindo microscopia de força atômica, imagens de alta resolução e estudos de dinâmica de movimento celular.

As células normais mudaram um pouco de forma e tamanho e moveram-se lentamente sobre a camada de colágeno. Por causa de sua mecanossensibilidade profunda, as células cancerígenas no gel subjacente rígido alongaram e estenderam saliências mais estáveis, permitindo que elas se comunicassem através das camadas da matriz. Eles também se moveram mais rápido e criaram mais puxões de fibras de colágeno.

Pathak disse, “As células sentem profundamente seu ambiente e sua polaridade instala uma polaridade na matriz extracelular de acordo com o que a célula está dizendo. Esses comportamentos sugerem que a rigidez do gel subjacente influencia as formas das células cancerígenas, enquanto as células normais respondem apenas ao gel de colágeno macio e imediato. Isso é algo que não era conhecido antes.”

Jairaj Mathur, aluno de doutorado em engenharia mecânica e ciência dos materiais, criou um modelo computacional para explicar o sensoriamento profundo encontrado em estudos integrando as forças polarizadas das células com a remodelação do colágeno. Seu modelo demonstrou que, se as células não receberem feedback da matriz, uma sensação de profundidade pode ocorrer brevemente, mas não será sustentada. As células cancerígenas se destacam nisso porque podem recrutar a matriz para migrar e sentir a profundidade.

Segundo Walter, a polaridade das células também ajuda a gerar força para que as células se desloquem em uma direção específica. No entanto, eles também precisam da capacidade de puxar fibras de colágeno e adaptar seus arredores para torná-los mais amigáveis ​​para a migração.

Ele disse, “Conseguimos nos livrar de sua capacidade de sentir a matriz distante cortando o próprio colágeno ou reticulando-o, eliminando o feedback que a matriz fornece às células. Se você perder qualquer um dos mecanismos, o feedback para, então eles precisam ter os dois.”

As células cancerígenas cresceram e expandiram saliências mais estáveis ​​no gel subjacente rígido, permitindo que elas se comunicassem através das camadas da matriz e viajassem mais rapidamente.

Referência do periódico:

  1. Christopher Walter, Jairaj Mathur, e outros. A polaridade intra e extracelular recíproca permite a mecanodetecção profunda através de matrizes em camadas. Relatórios de Células. DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112362
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