Post: Nanomotors as probes to sense cancer environment
por Gouri Patil, Instituto Indiano de Ciência
Uma equipe interdisciplinar de pesquisadores do Instituto Indiano de Ciência (IISc) usou um modelo de tumor 3-D e nanomotores magneticamente acionados para sondar o microambiente das células cancerosas. A equipe é formada por pesquisadores do Centro de Nanociência e Engenharia (CeNSE) e do Departamento de Reprodução Molecular, Desenvolvimento e Genética (MRDG).
Em seu trabalho, publicado na Angewandte Chemie , a equipe dirigiu nanomotores helicoidais remotamente por meio de um campo magnético externo através do modelo do tumor para detectar, mapear e quantificar as mudanças no ambiente celular. O modelo compreende ambos saudáveis e cancerosas culas embutidas dentro de uma matriz de membrana basal reconstituída, e imita o ambiente do cancro da mama.
O estudo destaca uma nova forma de direcionar as células cancerosas, manobrando nanomotores dentro de um tumor e esperando que eles se localizem nas proximidades do local canceroso. "Tentamos conduzir os nanomotores em direção às células cancerosas em um modelo de tumor e observamos que eles ficavam presos à matriz perto das células cancerosas, mas isso não foi observado perto das células normais ", disse Debayan Dasgupta, co-autora e Ph.D. aluno do CeNSE.
A matriz extracelular (ECM) é uma rede 3-D complexa de proteínas e carboidratos secretados por células vivas em sua vizinhança. No entanto, quando as células cancerosas secretam material novo na MEC, ela interrompe a composição química e física da MEC nativa que cerca as células saudáveis , degradando o meio ambiente local. Portanto, compreender como o microambiente celular é alterado devido às células cancerosas e medir essas mudanças quantitativamente pode ser vital para compreender a progressão do câncer.
No estudo atual, os pesquisadores descobriram que à medida que os nanomotores se aproximavam da membrana da célula cancerosa, eles se prendiam à matriz com mais força do que fariam com as células normais. Para medir a força com que os nanomotores se ligam à matriz, a equipe calculou a força do campo magnético necessária para superar a força adesiva e seguir em frente.
“Isso significa que as células cancerosas estão fazendo alguma coisa. Então, fizemos algumas medições e descobrimos que [a força adesiva] dependia do tipo de células, da força de interação e também de qual lado da célula o nanomotor se aproximava”, explica Ambarish Ghosh, Professor Associado do CeNSE e um dos autores seniores. "No final, acabamos realmente descobrindo uma propriedade física de um importante ambiente biológico."
A razão pela qual os nanomotores parecem aderir melhor às células cancerosas é sua ECM carregada. Isso pode ser devido à presença de ácido siálico ligado a 2,3, uma molécula conjugada com açúcar que confere uma carga negativa no ambiente da célula cancerosa, descobriram os pesquisadores. Eles visualizaram a distribuição desses açúcares usando marcadores fluorescentes e descobriram que os ácidos siálicos foram distribuídos até 40 micrômetros da superfície da célula cancerosa - a mesma distância até a qual os nanomotores experimentaram forte adesão.
Para combater esse efeito adesivo, a equipe revestiu os nanomotores com Perfluorooctiltrietoxisilano (PFO), que os protegeu do ambiente carregado. Os nanomotores revestidos não aderiram à matriz perto das células cancerosas, enquanto os motores não revestidos se agarraram à matriz, confirmando o fato de que o microambiente do câncer carregado negativamente interage com os nanomotores que chegam, tornando-os imóveis.
"O que foi uma bela surpresa foi que, em tal ambiente, descobrimos que as células cancerosas agressivas acabaram remodelando seus arredores, tornando-as mais pegajosas e mais ricas em açúcares carregados específicos", diz Ramray Bhat, professor assistente do MRDG e um dos autores seniores. "Esta cobrança pode ser usada para atingir e matar pequenas populações de células cancerosas escondidas entre suas contrapartes normais, para as quais estamos estendendo esses estudos a animais vivos."
Fonte: Phys
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