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Novas Perspectivas sobre a Adesão das Células Cancerígenas

Pesquisadores usam imagens ao vivo pra estudar como as células cancerígenas se prendem à superfície.

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Células cancerígenas podem grudar nas superfícies, e isso é um comportamento importante que dá dicas de como elas podem se espalhar pelo corpo. Quando as células cancerígenas se grudam rápido e firme no tecido saudável, elas podem acabar invadindo e se estabelecendo lá. Entender esse comportamento pode ajudar os pesquisadores a descobrir como o Câncer se espalha, um processo conhecido como Metástase.

Tradicionalmente, os cientistas estudam a adesão celular em laboratório colocando um número conhecido de células em uma superfície, esperando um tempo, lavando as células que não grudaram e medindo quantas ficaram fixas. Esse método é simples e não precisa de equipamento especial. Mas tem suas limitações. Ele só diz se uma célula está grudada ou não, ignorando as diferentes etapas de adesão pelas quais as células passam. Além disso, ele analisa apenas o grupo de células como um todo, perdendo as diferenças entre células individuais. Isso é importante, já que cada célula dentro de um câncer pode se comportar de maneira diferente.

Os resultados desses testes também podem variar dependendo de quão forte as células são lavadas, o que pode depender de muitos fatores, incluindo como o teste é conduzido. Embora existam outros métodos para testar a adesão, muitos deles precisam de instrumentos e condições que não são exatamente como as células experimentam no corpo.

Imagem de Células Vivas: Uma Nova Abordagem

Uma nova forma de estudar a adesão celular envolve a imagem de células vivas. Esse método permite que os pesquisadores vejam como as células grudam nas superfícies em tempo real e observem mudanças em sua forma e comportamento enquanto se aderem. Usando técnicas de imagem que mantêm as células em condições normais de crescimento, os pesquisadores conseguem obter melhores insights sobre os processos biológicos envolvidos na adesão.

Neste estudo, os pesquisadores usaram um sistema específico de imagem de células vivas para examinar dois tipos de células cancerígenas ovarianas enquanto se grudavam no fundo de placas de laboratório. Isso é particularmente interessante porque o câncer de ovário geralmente se espalha pelo espaço do corpo, o que é diferente de muitos outros cânceres que se espalham pela corrente sanguínea.

As células cancerígenas específicas estudadas foram retiradas do mesmo paciente, mas representavam diferentes estágios da progressão do câncer. Um tipo havia acabado de recidivar após o tratamento, enquanto o outro havia desenvolvido resistência a esse tratamento. Isso significa que comparar essas duas linhagens oferece uma chance de observar mudanças no comportamento à medida que o câncer se desenvolve.

A pesquisa mostrou que a adesão celular não é um processo simples. Ela varia significativamente de uma célula para outra, mesmo dentro do mesmo tipo de câncer.

Observando a Adesão Celular ao Longo do Tempo

Os pesquisadores analisaram quão rápido e forte as células cancerígenas se aderiam à superfície, colocando diferentes quantidades de células em placas padronizadas. Eles tiraram fotos da mesma área a cada 30 minutos durante 20 horas para ver como o número de células grudadas mudava com o tempo.

Por meio desse processo de imagem, descobriram que, para ambos os tipos de células, o número de células soltas diminuiu enquanto o número de células grudadas aumentou com o tempo. No entanto, os dois tipos de células cancerígenas mostraram comportamentos de adesão diferentes. O primeiro tipo de célula grudou mais rápido, enquanto o segundo tipo tendia a ficar em um estado parcialmente grudado por mais tempo.

Mudar o número de células colocadas nos poços afetou a rapidez com que o primeiro tipo de célula se aderiu, enquanto o segundo tipo se comportou de forma consistente, independentemente do número inicial de células. Isso sugere que as células cancerígenas mais agressivas podem não depender tanto de sua capacidade de grudar nas superfícies para se espalharem.

Analisando o Comportamento de Células Individuais

Ao observar de perto o comportamento de células individuais, os pesquisadores conseguiram identificar vários padrões diferentes de adesão. Eles ligaram esses padrões ao sucesso das células em grudar na superfície.

Para ambos os tipos de células, muitos dos padrões de adesão eram curtos e indicavam que as células não ficavam grudadas por muito tempo. Esses padrões curtos incluíam casos onde as células poderiam não estar vivas, ter se movido para fora da vista ou ter se dividido em novas células durante o experimento.

Padrões mais longos mostraram comportamentos diferentes, como células se grudando ou se soltando gradualmente. Algumas células alternavam repetidamente entre estar totalmente grudadas e parcialmente grudadas. Foi observado que células que conseguiram uma adesão completa geralmente não eram muito propensas a se dividir logo após.

Divisão Celular e Adesão

Uma descoberta interessante do estudo foi que as células conseguiram se dividir mesmo sem estarem totalmente grudadas. Os pesquisadores monitoraram as células para entender com que frequência elas se dividiam e qual era seu status de adesão naquele momento. Descobriram que, para ambos os tipos de células cancerígenas, a maioria das divisões ocorreu quando as células não estavam totalmente grudadas.

Células que conseguiram ter uma adesão completa se dividiram logo após, indicando que o processo de grudar em uma superfície e se dividir pode acontecer ao mesmo tempo.

Flexibilidade nos Métodos

Como nem todo mundo tem acesso a equipamentos de imagem especializados, os pesquisadores também testaram uma maneira mais simples de analisar as imagens das células. Eles usaram um programa de computador diferente para ver se as descobertas ainda se mantinham com um método mais acessível. Os resultados foram semelhantes, mostrando que os comportamentos de adesão medidos eram consistentes, independentemente do método usado.

Essa flexibilidade na análise significa que a abordagem deles pode ser potencialmente utilizada em muitos laboratórios diferentes, independentemente do equipamento específico que tenham.

Conclusão

Este estudo apresenta uma nova forma de olhar como as células cancerígenas aderem às superfícies em tempo real, oferecendo insights mais profundos sobre seu comportamento do que os métodos tradicionais. Ao capturar as ações e dinâmicas de células individuais, destaca a complexidade dos processos de adesão e sugere que diferentes estágios do câncer podem afetar como as células se grudam e crescem.

O mais importante é que esse trabalho enfatiza a importância de entender o comportamento individual das células dentro do câncer. Ele abre novas possibilidades para mais pesquisas sobre como esses processos poderiam ser alvo no tratamento do câncer.

Focando tanto na população de células quanto nos comportamentos individuais, os pesquisadores podem ter uma compreensão mais abrangente da progressão do câncer e dos possíveis tratamentos. Esse método pode se tornar uma técnica padrão em laboratórios para avaliar melhor os comportamentos celulares importantes na pesquisa do câncer.

Fonte original

Título: A novel approach for the quantification of single-cell adhesion dynamics from microscopy images

Resumo: BackgroundCell adhesion, that is the ability to attach to a given substrate, is a key property of cancer cells, as it relates to their potential for dissemination and metastasis. The in vitro assays used to measure it, however, are characterized by several drawbacks, including low temporal resolution and limited procedural standardisation which reduce their usefulness and accuracy. ResultsIn this work, we propose an alternative analytical approach, based on live-cell imaging data, that yields comprehensive information on cell adhesion dynamics at the single-cell level. It relies on a segmentation routine, to identify the pixels belonging to each cell from time-lapse microscopy images acquired during the adhesion process. A tracking algorithm then enables the study of individual cell adhesion dynamics over time. The increased resolution afforded by this method was instrumental for the identification of cell division prior to attachment and the co-existence of markedly different proliferation rates across the culture, previously unidentified patterns of behaviour in the adhesion process. Finally, we generalize our method by substituting the segmentation algorithm of the instrument used to acquire the images, with a custom-made one, showing that this approach can be integrated within routine laboratory analytical procedures and does not necessarily require high-performance microscopy and imaging setups. ConclusionsOur new analytical approach improves the in vitro quantification of cell adhesion, enabling the study of this process with high temporal resolution and increased level of detail. The extension of the analysis to the single-cell level, additionally, uncovered the role of population variability and proliferation in this process. The simple and cost-effective procedure here described enables the accurate characterisation of cell adhesion. Beside improving our understanding of adhesion dynamics, its results could support the development of treatments targeting the ability of cancer cells to adhere to surrounding tissues.

Autores: Marilisa Cortesi, J. Li, D. Liu, T. Guo, S. Dokos, K. Warton, C. E. Ford

Última atualização: 2024-10-09 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.08.616409

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.08.616409.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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