Cientistas descobrem fonte de poder oculta das células cancerígenas
Células cancerígenas apresentam uma resposta imediata e rica em energia quando são fisicamente comprimidas, de acordo com um estudo publicado na revista Nature Communications. O aumento de energia é a primeira instância relatada de um mecanismo defensivo que ajuda as células a reparar danos no DNA e sobreviver em ambientes lotados do corpo humano.
As descobertas ajudam a explicar como as células cancerígenas sobrevivem a desafios mecânicos complexos, como rastejar por um microambiente tumoral, deslizar em vasos sanguíneos porosos ou suportar os impactos da corrente sanguínea. A descoberta desse mecanismo pode levar a novas estratégias para prender as células cancerígenas antes que elas se espalhem.
Pesquisadores do Centro de Regulamentação Genômica (CRG) em Barcelona fizeram a descoberta usando um microscópio especializado que pode comprimir células vivas a apenas três micrômetros de largura, cerca de um trigésimo do diâmetro de um fio de cabelo humano. Eles observaram que, dentro de segundos após serem comprimidas, as mitocôndrias nas células HeLa correm para a superfície do núcleo e bombeiam ATP extra, a fonte de energia molecular das células.
“Isso nos força a repensar o papel das mitocôndrias no corpo humano. Elas não são apenas baterias estáticas que alimentam nossas células, mas mais como respostas ágeis que podem ser convocadas em situações de emergência quando as células estão literalmente pressionadas ao limite,” diz a Dra. Sara Sdelci, coautora correspondente do estudo.
As mitocôndrias formaram um halo tão apertado que o núcleo se deformou para dentro. O fenômeno foi observado em 84% das células HeLa comprimidas, em comparação com praticamente nenhuma nas células flutuantes e não comprimidas. Os pesquisadores se referem às estruturas como “NAMs”, ou mitocôndrias associadas ao núcleo.
Para descobrir o que as NAMs faziam, os pesquisadores usaram um sensor fluorescente que acende quando ATP entra no núcleo. O sinal aumentou cerca de 60% dentro de três segundos após as células serem comprimidas. “É um sinal claro de que as células estão se adaptando à pressão e reconfigurando seu metabolismo,” diz o Dr. Fabio Pezzano, coautor do estudo.
Experimentos subsequentes revelaram por que o aumento de energia é importante. A compressão mecânica coloca o DNA sob estresse, rompendo cadeias e emaranhando o genoma humano. As células dependem de equipes de reparo que consomem ATP para soltar o DNA e alcançar os locais danificados para consertar o problema. Células comprimidas que receberam o impulso extra de ATP repararam o DNA em poucas horas, enquanto aquelas que não receberam não conseguiram se dividir corretamente.
Para confirmar a relevância para a doença, os pesquisadores também examinaram biópsias de tumores de mama de 17 pacientes. Os halos NAMs apareceram em 5,4% dos núcleos nas frentes tumorais invasivas, em comparação com 1,8% no núcleo do tumor denso, uma diferença de três vezes. “Ver essa assinatura em biópsias de pacientes nos convenceu da relevância além do ambiente de laboratório,” explica o Dr. Ritobrata (Rito) Ghose, coautor do estudo.
Os pesquisadores também puderam estudar a engenharia celular que torna possível a corrida mitocondrial. Filamentos de actina, os mesmos cabos de proteína que permitem a flexão muscular, se acumulam ao redor do núcleo, enquanto o retículo endoplasmático lança uma rede semelhante a uma malha. O suporte combinado, conforme o estudo mostra, fisicamente prende as NAMs no lugar, formando a estrutura em halo. Quando os pesquisadores trataram as células com latrunculina A, um medicamento que desmantela a actina, a formação de NAMs colapsou e a onda de ATP recuou.
Se as células metastáticas dependem dos aumentos de ATP impulsionados por NAMs, medicamentos que bloqueiam a estrutura poderiam tornar os tumores menos invasivos sem envenenar amplamente as mitocôndrias e poupando os tecidos saudáveis. “As respostas ao estresse mecânico são uma vulnerabilidade pouco explorada das células cancerígenas que podem abrir novas avenidas terapêuticas,” afirma a Dra. Verena Ruprecht, coautora correspondente do estudo.
Embora o estudo tenha analisado células cancerígenas, os autores enfatizam que o fenômeno é provavelmente universal na biologia. Células imunológicas se espremendo através de gânglios linfáticos, neurônios estendendo ramificações e células embrionárias durante a morfogênese experimentam forças físicas semelhantes.
“Onde quer que as células estejam sob pressão, um aumento de energia nuclear provavelmente está protegendo a integridade do genoma,” conclui a Dra. Sdelci. “É uma nova camada completamente de regulação na biologia celular, marcando uma mudança fundamental na nossa compreensão de como as células sobrevivem a períodos intensos de estresse físico.”
