Pesquisadores mostram como a localização e o ambiente de uma célula tumoral afetam sua identidade

Usando modelos 3D de tumores de câncer de ovário, os cientistas encontraram diferenças na atividade genética com base em onde uma célula está em um tumor, demonstrando como a localização e o ambiente de uma célula em um tumor cancerígeno podem influenciar fortemente quais genes estão ativos e o papel da célula na biologia do câncer. . Mais especificamente, a equipe co-liderada por pesquisadores do National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS), parte do National Institutes of Health, mostrou que a atividade do gene em células na superfície de um tumor ou perto dela diferia daquela de células próximas ao tumor. centro tumoral.

A abordagem combina o uso de uma tecnologia para revelar a atividade genética de células individuais dentro de um tumor com corantes fluorescentes que se espalham pelos tumores. O trabalho pode permitir que os pesquisadores estudem como as mesmas doenças podem variar nas pessoas e progredir de maneira diferente. Esta pesquisa pode ajudar os médicos a identificar estratégias de tratamento focadas em áreas específicas dos tumores, o que pode levar a melhores terapias para cânceres e outras doenças. A equipe divulgou seus resultados em 21 de junho em Sistemas celulares.

“É comumente aceito que a localização de uma célula e o ambiente circundante influenciam a identidade da célula”, disse Craig Thomas, Ph.D., um cientista translacional do NCATS. “Duas células podem ser geneticamente idênticas, mas têm diferentes identidades celulares, o que significa que diferentes genes são ativados por causa de sua localização e ambiente. Nosso objetivo era estabelecer um método direto para estudar esse conceito em vários ambientes.”

O novo sistema, chamado de segmentação por perfusão exógena, ou SEEP, tira proveito de um corante que se difunde nas células ao longo de um tumor a uma taxa definível. Medir a quantidade de corante que entra nas células tumorais individuais fornece informações sobre a localização da célula e, especificamente, seu acesso ao ambiente externo. Usando métodos computacionais, os pesquisadores vincularam essas informações à atividade genética das células, permitindo que os cientistas conectassem as identidades das células com sua localização.

“Entender a relação das células entre si e os efeitos de suas posições no espaço tem sido uma questão fundamental no câncer, distúrbios neurológicos e outras áreas”, disse o co-autor Tuomas Knowles, Ph.D., da Universidade de Cambridge.

No trabalho, os pesquisadores usaram três tipos de modelos de laboratório 3D – esferoides, organoides e modelos de camundongos – criados a partir de células de câncer de ovário humano. Esferóides são aglomerados 3D de células cultivadas em uma placa de laboratório que podem imitar algumas características de órgãos e tecidos. Os organoides, também cultivados em um prato, são modelos 3D mais complexos que imitam mais de perto a função e a estrutura dos órgãos e tecidos. Nos modelos de camundongos, os pesquisadores implantaram células de câncer de ovário humano para formar tumores.

“É fundamental entender que nem todas as células de um tumor serão expostas a uma droga da mesma maneira”, disse Knowles. “Uma droga contra o câncer pode matar as células na superfície de um tumor, mas as células no meio são diferentes e afetadas de maneira diferente. Isso provavelmente contribui para o fracasso de algumas terapias.”

O método SEEP revelou que as células tumorais próximas à superfície do tumor eram mais propensas a sofrer divisão celular do que as células mais próximas do centro do tumor. As células na superfície dos tumores também ativam genes para protegê-los das respostas do sistema imunológico. Não surpreendentemente, essas respostas genéticas estão ligadas à forma como o tumor se esconde das defesas imunológicas do corpo.

Os pesquisadores ficaram surpresos com as diferenças na atividade genética entre as células na superfície ou próximas a elas e aquelas mais dentro dos modelos de tumor de câncer de ovário. As descobertas podem ajudar os cientistas a entender melhor como os tumores são estruturados. Essas informações podem levar a melhores tratamentos. Um possível método de tratamento do câncer pode ser atingir células que provavelmente serão afetadas em diferentes áreas dos tumores.

“Certos tipos de células tumorais são suscetíveis a certas terapias”, observou o primeiro autor e estudante de medicina da Universidade de Harvard, David Morse, Ph.D. “Saber onde as células estão localizadas e seus níveis de acessibilidade no tumor pode nos ajudar a decidir como usar drogas em combinação. Isso pode nos dizer por quanto tempo administrar uma droga e quando passar para outras terapias”.