Uma equipe envolvendo a Universidade de Freiburg desenvolveu um novo método analítico para a membrana basal em pulmões humanos.
Metástases são em grande parte responsáveis pela taxa de mortalidade de pacientes com cânceres sólidos; o prognóstico de pacientes com câncer reduz significativamente se metástases forem diagnosticadas. Até agora, não havia procedimento disponível para prever de forma confiável a probabilidade de metástases futuras. Uma equipe de cientistas da Dinamarca e da Alemanha, liderada pelo Professor Júnior Dr. Raphael Reuten da Faculdade de Medicina da Universidade de Freiburg e pelo Professor Hauke Clausen-Schaumann da Universidade de Ciências Aplicadas de Munique (HM), deu agora o primeiro passo para o diagnóstico precoce da formação de metástases: desenvolveram um método fácil de usar para analisar a membrana basal no corpo humano – pois suas propriedades mecânicas são um fator crucial durante o processo metastático. Esses resultados foram publicados na renomada revista científica Nature Protocols.
Membranas basais mais macias são mais difíceis de superar
“Estamos convencidos de que a publicação deste método na forma de um protocolo detalhado permitirá chegar mais perto de um diagnóstico precoce da formação de metástases”, diz Reuten. Usando o protocolo, cientistas em todo o mundo poderão identificar se vários indivíduos possuem mecânicas distintas de membrana basal e se estas estão associadas à formação de metástases. A membrana basal é uma estrutura da matriz extracelular – a massa de proteína fora das células – que envolve todos os vasos sanguíneos, muitos órgãos e também tumores.
No passado, assumia-se que essa estrutura era apenas uma barreira que as células cancerígenas tinham que superar com a ajuda de seus próprios mecanismos. No entanto, em um artigo de 2021, Reuten e Clausen-Schaumann conseguiram mostrar que as propriedades mecânicas da membrana basal são em si um fator decisivo que influencia a metástase de células cancerígenas e, portanto, também o prognóstico de pacientes com câncer: quanto mais macia a membrana basal, menos células cancerígenas superam essa barreira – resultando em uma diminuição de metástases – e em uma sobrevida prolongada.
Análise por software semiautomático
Juntamente com a clínica de obstetrícia e ginecologia do Centro Médico Universitário de Freiburg e o departamento de patologia do Rigshospitalet de Copenhague, os cientistas publicaram agora uma ferramenta de análise na forma de um guia detalhado e fácil de usar, passo a passo, mostrando como determinar as propriedades mecânicas da membrana basal nos pulmões humanos. A equipe também disponibilizou à comunidade científica um software semiautomático para análise de dados de medição e identificação da membrana basal. Este software se tornará ainda mais poderoso no futuro com Inteligência Artificial. “Assim que houver dados mais abrangentes, o reconhecimento totalmente automatizado da membrana basal usando aprendizado de máquina será implementado”, diz o primeiro autor do estudo, Bastian Hartmann da Universidade de Ciências Aplicadas de Munique (HM).
A membrana basal tem uma espessura de apenas 100 a 400 nanômetros (aproximadamente um décimo de milímetro). “Localizá-la exatamente no tecido, medir suas propriedades mecânicas e distingui-la precisamente do tecido circundante foi um desafio excepcional”, diz o biofísico Hauke Clausen-Schaumann. “Conseguimos resolver isso com uma combinação de microscopia óptica e microscopia de força atômica.” O novo protocolo agora expande esse procedimento para incluir a membrana basal dos pulmões humanos, tornando-o viável para usuários inexperientes.
Descobertas adicionais para a pesquisa do câncer
Os cientistas antecipam descobertas importantes para a pesquisa do câncer com seu método. Isso ocorre porque, embora os tumores remodelam muitas estruturas no corpo para atender às suas necessidades, independentemente de tais alterações relacionadas ao câncer, as propriedades mecânicas individuais da membrana basal têm uma influência crucial no processo de metástase. Portanto, pode ser possível, teoriza Reuten, que certos mecanismos da membrana basal tornem algumas pessoas em princípio mais vulneráveis a desenvolver metástase.
Resumo:
· Publicação original: Bastian Hartmann, Lutz Fleischhauer, Monica Nicolau, Thomas Hartvig Lindkær Jensen, Florin-Andrei Taran, Hauke Clausen-Schaumann, Raphael Reuten: Profiling native pulmonary basement membrane stiffness using atomic force microscopy. Em: Nature Protocols
DOI: https://doi.org/10.1038/s41596-024-00955-7
Link SharedIt: https://rdcu.be/dz2Aa
· Dr. Raphael Reuten é professor júnior no Instituto de Farmacologia e Toxicologia Experimental e Clínica da Universidade de Freiburg desde meados de 2021 e lidera o grupo de pesquisa MatriTecture Lab. Seu foco é a influência da arquitetura extracelular nos processos celulares e, em particular, na progressão de tumores, com o objetivo de aplicar estratégias diagnósticas e terapêuticas baseadas na matriz no uso clínico diário.
· O Professor Hauke Clausen-Schaumann pesquisa no Centro de Engenharia de Tecidos Aplicada e Medicina Regenerativa da Universidade de Ciências Aplicadas de Munique. Sua especialidade é a identificação das propriedades mecânicas de biomateriais na escala nanométrica. Bastian Hartmann é um estudante de doutorado na equipe de Clausen-Schaumann, com foco em investigações nanomecânicas de tecidos usando o microscópio de força atômica.
· O projeto foi financiado pelo Ministério Estadual Bávaro de Ciência e Artes, pelo Fórum Acadêmico Bávaro (BayWISS), pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG) e pela Sociedade Dinamarquesa de Câncer.
