Os movimentos certos Understand article

Tradução de Isabel Queiroz Macedo. Os movimentos das células são importantes na saúde e na doença, mas a sua velocidade é o ponto crucial no Campeonato do Mundo de Células 2013, organizada por Daniel Irimia.

Pode não ser o desporto mais emocionante, mas o Campeonato do Mundo de Células é o equivalente aos Jogos Olímpicos para biólogos. A vencedora deste ano foi uma linhagem de células de cancro da mama que atingiu velocidades de 50 μm.h^-1. Pode parecer fútil, mas a motilidade celular tem um papel importante na saúde e na doença; é um factor de relevo no cancro, na resposta imunitária, na cicatrização, no desenvolvimento embrionário e em outras funções biológicas. Mas os cientistas ainda não compreendem muito bem o processo e não há por enquanto medicamentos específicos para acelerar ou retardar o movimento celular.

As células precisam de se mover por várias razões – encontrar alimento, interceptar ameaças, escapar a ambientes inadequados ou colonizar novos ambientes. Algumas células, incluindo células de esperma e muitas bactérias, podem nadar rapidamente com ajuda de flagelos.

Outras, como as participantes no campeonato, movem-se de um modo menos dramático, criando extensões citoplasmáticas, pseudópodes, como dedos rastejantes que aderem a uma superfície e arrastam o resto da célula (ver figura 1). Células que se movimentam deste modo podem percorrer 1-2 vezes o seu comprimento por hora. Para termo de comparação diremos que a velocidade de um caracol é cerca de 20 vezes o seu comprimento por hora e que o recorde de Usain Bolt nos jogos olímpicos de 2012 foi equivalente a 18 000 vezes a sua altura por hora.

Este movimento pode não ser rápido, mas é incrivelmente importante. Por exemplo, durante o desenvolvimento embrionário, movimentos celulares orquestrados com precisão permitem a formação dos níveis distintos de tecidos que depois crescem até formar órgãos maduros, sistemas ou partes do corpo. Migração celular incorrecta durante o desenvolvimento embrionário pode dar origem a incapacidades várias e malformações, incluindo espinha bífida. As feridas cicatrizam à medida que células tronco especiais se movem para o local da lesão para regenerar vasos sanguíneos, ligar os tecidos e construir nova pele.

O Campeonato do Mundo de Células 2013

A “pista de corrida” é um intricado labirinto de canais com apenas 10 μm de largura, organizados numa placa concebida para o efeito. Foi criada usando uma técnica denominada litografia suave e as paredes do labirinto são de silicone, um material inerte que pode ser moldado em formas precisas e intrincadas.

Laboratórios de todo o mundo foram convidados a enviar uma amostra das suas células mais rápidas para competir na corrida. As células foram marcadas com um corante azul não tóxico e colocadas num dos extremos do labirinto.

A maioria das células move-se apenas em resposta a estímulos específicos – por exemplo, em direcção a nutrientes – mas todas as células em competição eram células cancerosas, que se movem autonomamente nos canais do labirinto e são em geral mais rápidas que células não cancerosas.

As placas foram fotografadas de 15 em 15 minutos durante 24 horas e o vencedor foi a cultura com maior número de células a atingir a meta, após o percurso de 600 μm. Pode ver algumas das células em acção no website do Campeonato Mundial de Células 2013^w1. Em cenas que lembram o conto clássico “A Lebre e a Tartaruga “, a cultura vencedora, uma linhagem de células de cancro da mama denominada MDA MB 231 S1, não foi a mais rápida, mas foi a mais perseverante. Uma linha de células de sarcoma (cancro do tecido conjuntivo), MFH 137, foi lenta no início, ou demorou a partir, e acabou por ser a mais rápida, mas menos células cruzaram a linha de chegada, o que a relegou para o segundo lugar.

O Campeonato do Mundo de Células teve agora a sua terceira edição. No desafio deste ano os organizadores colocaram as células em labirintos com cantos e becos para testar também a inteligência” das células. Consegue-se assim uma representação mais rigorosa do que acontece in vivo, onde as células migrantes têm de se esgueirar através de espaços intercelulares e de se orientar num espaço tridimensional.presentation of what happens in vivo, where migrating cells have to squeeze through intercellular spaces and orient themselves in three dimensions.

Na saúde e na doença

Não nos surpreende que a vencedora desta competição tenha sido uma célula de cancro da mama. As células cancerosas estão entre as células de mamíferos mais rápidas. O cancro tem tendência a espalhar-se a partir do local do tumor inicial e a começar a crescer em outras partes do corpo, num processo denominado metástase. Enquanto outras células móveis se movem aproximando-se ou afastando-se de determinado estímulo (como nutrientes ou luz), as células cancerosas fazem movimentos autoguiados para escapar a pequenos espaços e parecem não saber quando parar. Uma célula cancerosa pode percorrer 10 cm entre um tumor primário na mama e um nódulo linfático próximo, onde se aloja, em apenas 1 mês. O cancro já disseminado é muito mais difícil de tratar e muitas vezes é fatal, pelo que encontrar maneiras de parar o movimento das células cancerosas pode salvar vidas.

Há situações em que é benéfico encorajar as células a moverem-se mais depressa. Os glóbulos brancos são uma “peça” fundamental na nossa resposta imunitária. Eles movem-se rapidamente para locais de infecção para ingerir e destruir micróbios, escolhendo activamente o caminho mais curto para o seu destino. Pacientes com queimaduras graves são mais vulneráveis a infecções, aparentemente porque os seus glóbulos brancos perdem a bússola interna e são incapazes de se orientar, retardando o progresso em direcção ao patogénio. Portanto, medicamentos que aumentem a velocidade ou a eficiência do direccionamento de glóbulos brancos podem ser muito úteis, tanto na prevenção como no tratamento de infecções.

No entanto, aumentar a velocidade de glóbulos brancos nem sempre é desejável. Nas doenças inflamatórias crónicas, como artrite reumatóide ou asma, os glóbulos brancos interpretam erradamente sinais químicos e migram para tecido saudável, causando dor, inflamação e lesões. Para estes casos seria desejável encontrar uma maneira de suprimir esta migração de células.

Há ainda muitas lacunas na nossa compreensão de como e porquê as células se movem. Daniel e a equipa organizadora esperam que o Campeonato do Mundo de Células aumente a reconhecimento da importância da motilidade celular e incentive a cooperação entre biólogos e engenheiros. Eles também esperam que o seu trabalho leve ao aparecimento de métodos padronizados de medição de motilidade celular, tornando mais fácil o estudo do efeito de drogas – ou de outros meios – no controlo deste movimento.

Depois das corridas os competidores avaliam o seu desempenho e começam a planear o desafio seguinte. Os organizadores já definiram a data do próximo Campeonato do Mundo de Células: 14 de novembro de 2014. Na próxima corrida os glóbulos brancos também são elegíveis e poderão competir com células cancerosas, numa batalha épica do bem contra o mal. O bolor limoso Dictyostelium discoideum tem a sua própria corrida, a 21 de março de 2014. Pode inscrever-se em World Cell Race website^w1.

Download

Download this article as a PDF