Cientistas passaram anos a catalogar quais açúcares recobrem as células cancerígenas. As listas só aumentavam. O que faltava era entender a organização espacial - como esses açúcares se posicionam uns em relação aos outros, à escala de nanômetros - algo que exigia ferramentas que ainda não existiam.
Agora, essas ferramentas existem. Um grupo na Alemanha conseguiu mapear essa organização em tecido tumoral, células imunes e neurônios. E os padrões revelaram algo que a área não sabia que os açúcares conseguiam fazer: servir como um “relato” do estado interno da célula.
Lendo o revestimento de açúcar
Os cientistas chamam essa camada externa de cadeias de açúcar de glicocálix. O trabalho vem do laboratório do Dr. Leonhard Möckl, no Instituto Max Planck para a Ciência da Luz (MPL), em Erlangen, Alemanha. A equipa batizou o novo método de atlasamento de glicanos.
As técnicas disponíveis já conseguiam indicar quais açúcares estavam presentes na superfície celular, mas não como estavam organizados. O obstáculo é a escala: o glicocálix se estrutura em distâncias menores do que o comprimento de onda da luz visível - o limite de resolução dos microscópios comuns.
Para contornar esse limite, o grupo marcou diferentes tipos de açúcar com pequenas fitas de ADN, que se ligam e se desprendem rapidamente dos seus alvos. Um software reuniu esses “piscares” em um mapa, à escala de nanômetros, da disposição dos açúcares na superfície da célula.
Rastreamento dos primeiros passos do câncer
Para verificar se os mapas eram informativos, a equipa começou com duas linhagens de células mamárias: uma saudável e outra com uma mutação associada ao câncer. Parte das células ficou sem tratamento. Outra parte recebeu um fator de crescimento que empurra as células para um estado mais móvel e invasivo, do qual tumores dependem.
Os padrões de açúcares não foram iguais entre as linhagens. As células saudáveis, quando não tratadas, formaram um agrupamento na análise. Já as células mutadas apareceram numa região completamente diferente. Quando o fator de crescimento foi adicionado a uma ou a outra linhagem, ambas passaram a deslocar-se na direção de um terceiro padrão.
Esse terceiro padrão chamou a atenção dos investigadores. O fator de crescimento conduz as células por uma fase inicial do câncer, na qual elas afrouxam as suas ligações e se preparam para se espalhar. Uma revisão anterior já havia associado alterações de açúcares a essa transição. Aqui, o “revestimento” acompanhou o processo passo a passo.
Células imunes remodelam-se depressa
A maior surpresa, porém, veio das células do sistema imune. Trabalhos anteriores sugeriam que mudanças amplas no glicocálix de uma célula levam cerca de um a dois dias - o tempo necessário para produzir novos açúcares do zero e transportá-los até a superfície.
A equipa de Möckl observou outra velocidade. Eles misturaram células NK - células imunes que procuram alvos infetados ou cancerígenos - com células tumorais. Em apenas cinco minutos, o padrão de açúcares já tinha sido remodelado. Mais rápido do que se esperava.
Ainda se investiga como isso ocorre tão depressa. A equipa suspeita que, nesses poucos minutos, as células não estejam a fabricar novos açúcares.
A hipótese é que elas reorganizem os açúcares já existentes - libertando bolsas internas que se fundem com a membrana externa e reordenam a superfície.
Outros dois tipos de células imunes testados - células T e neutrófilos - exibiram a mesma adaptação acelerada quando ativados.
Um estudo anterior tinha mostrado que os cânceres exploram os açúcares de células imunes para escapar à deteção. O novo trabalho acrescenta a esse quadro a rapidez do fenómeno e um nível muito maior de detalhe.
Neurônios mantêm padrões distintos
Os neurônios trouxeram outra surpresa. Ao trabalhar com células primárias de cérebro de rato, a equipa constatou que a organização dos açúcares no corpo celular não era a mesma que nos dendritos - os “braços” ramificados que se estendem em direção a outros neurônios. Assinaturas diferentes dentro da mesma célula.
A implicação é que um único neurônio exibe assinaturas de açúcares distintas ao longo do seu próprio comprimento. Se essas assinaturas controlam quais sinais passam - ou como proteínas entram e saem da membrana - ainda não se sabe. É uma pergunta que o estudo abre, não uma questão que resolve.
Antes deste trabalho, ninguém tinha mapeado, com esta resolução, diferenças de açúcar dentro de um neurônio individual. Os resultados sugerem uma camada de regulação no cérebro que estava à vista de todos - na borda mais externa de cada célula.
Tecido saudável versus tecido tumoral
No teste final, a equipa saiu do ambiente de células cultivadas. Eles aplicaram o atlasamento de glicanos a cortes de tecido de câncer de mama, em que regiões tumorais e saudáveis estavam na mesma lâmina. Um patologista classificou o que era o quê por meio de coloração tradicional.
Os mapas de açúcares separaram as duas regiões com clareza. As áreas saudáveis agruparam-se de forma apertada. Já as áreas tumorais espalharam-se por um espaço mais amplo e desordenado - coerente com o que se sabe sobre células cancerígenas perderem o controlo das próprias “linhas de produção”. Caos visível à escala de nanômetros.
Distinguir tecido saudável de tecido cancerígeno é algo que patologistas já fazem, com colorações, testes genéticos e o olhar experiente sobre lâminas. O que este método acrescenta é uma nova característica de análise, localizada do lado de fora da célula, e não no seu interior.
Para onde isso pode levar
A equipa escreve que o atlasamento de glicanos poderia, no futuro, chegar à prática clínica, ajudando médicos a classificar tumores pela sua “impressão digital” de açúcares. Também poderia acompanhar como as células respondem a terapias ou detetar doença em tecidos que parecem normais sob colorações convencionais.
Há limitações. O sistema atual identifica apenas seis tipos de açúcar, exige mão especializada e demora demais para uso rotineiro. Seriam necessárias automação e uma gama maior de alvos antes de qualquer aplicação num laboratório hospitalar.
Ainda assim, a descoberta central permanece: a organização dos açúcares na superfície celular acompanha, à escala de nanômetros, o que está a acontecer no interior.
“Em estudos de grande escala, queremos investigar quais padrões de superfície estão associados a cursos específicos da doença ou a respostas terapêuticas”, disse Möckl.
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