{"id":16520,"date":"2017-05-05T14:36:23","date_gmt":"2017-05-05T14:36:23","guid":{"rendered":"https:\/\/cnpem.staging.wpengine.com\/?p=16520\/"},"modified":"2022-01-21T15:46:53","modified_gmt":"2022-01-21T18:46:53","slug":"os-jardins-suspensos-das-celulas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cnpem.br\/en\/os-jardins-suspensos-das-celulas\/","title":{"rendered":"Os jardins suspensos das c\u00e9lulas"},"content":{"rendered":"

Revista Pesquisa FAPESP<\/a>, em Abril\/17<\/p>\n

 <\/p>\n

Cultura em ambiente tridimensional permite observar estruturas desconhecidas e ampliar compreens\u00e3o sobre o desenvolvimento cerebral<\/em><\/p>\n

DIEGO FREIRE<\/a><\/p>\n

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Placa para cultura 3D em frente a estruturas mostradas em monitor do microsc\u00f3pio<\/p><\/div>\n<\/div>\n

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Se as c\u00e9lulas do seu nariz possuem a mesma informa\u00e7\u00e3o gen\u00e9tica das dos seus dedos, por que voc\u00ea n\u00e3o sente o cheiro destas p\u00e1ginas no simples ato de folhe\u00e1-las? Foi com questionamentos similares, sobre como c\u00e9lulas com o mesmo material gen\u00e9tico assumem formas e executam fun\u00e7\u00f5es t\u00e3o diferentes, que a bioqu\u00edmica irano-americana Mina J. Bissell, do Laborat\u00f3rio Nacional Lawrence Berkeley, nos Estados Unidos, resolveu \u201cpensar fora da c\u00e9lula\u201d h\u00e1 mais de tr\u00eas d\u00e9cadas. Em vez de estudar os genes para desvendar os mist\u00e9rios do c\u00e2ncer, concentrou-se na matriz extracelular, formada por elementos fluidos e fibrosos que fornecem as condi\u00e7\u00f5es para o crescimento e a diferencia\u00e7\u00e3o das c\u00e9lulas. Ap\u00f3s uma s\u00e9rie de descobertas que validaram e ampliaram a empreitada, Bissell e sua equipe obtiveram imagens in\u00e9ditas que confirmam a exist\u00eancia de filamentos de prote\u00edna que conectam diretamente o n\u00facleo da c\u00e9lula e o ambiente extracelular. \u201cVer isso pela primeira vez \u00e9 animador\u201d, disse por telefone \u00e0 Pesquisa FAPESP<\/em>.<\/p>\n

A raz\u00e3o da anima\u00e7\u00e3o \u00e9 que a descoberta de uma conex\u00e3o direta do n\u00facleo com o microambiente da c\u00e9lula pode levar a novos entendimentos sobre as influ\u00eancias do meio externo no comportamento celular. A caracteriza\u00e7\u00e3o dessas estruturas foi apresentada em janeiro na revista Journal of Cell Science<\/em>.<\/p>\n

Localizado na por\u00e7\u00e3o mais interna das c\u00e9lulas e, acreditava-se, isolado fisicamente do mundo externo, o n\u00facleo guarda os genes e se comunica com o organismo por vias qu\u00edmicas \u2013 mol\u00e9culas atravessam as barreiras das membranas e chegam ao material nuclear ou ativam cadeias de rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas que influenciam seu funcionamento.<\/p>\n

\u201cEnquanto estamos aqui conversando, nossos 70 trilh\u00f5es de c\u00e9lulas est\u00e3o em um constante di\u00e1logo com o que as cerca \u2013 a matriz extracelular \u2013, trocando sinais entre o n\u00facleo e o microambiente\u201d, contou Bissell, referindo-se ao que envolve a c\u00e9lula no organismo vivo. J\u00e1 se sabia que essa conversa entre n\u00facleo e matriz se d\u00e1 por meio de intera\u00e7\u00f5es entre mol\u00e9culas, que podem reprogramar a c\u00e9lula ou mudar seu comportamento. A novidade est\u00e1 na conex\u00e3o f\u00edsica.<\/p>\n

Os pesquisadores \u2013 entre eles, o brasileiro Alexandre Bruni-Cardoso, do Instituto de Qu\u00edmica da Universidade de S\u00e3o Paulo (IQ-USP) \u2013 conseguiram ver esses filamentos porque combinaram diferentes t\u00e9cnicas de microscopia de luz e eletr\u00f4nica e mais de 15 mil imagens de diferentes pontos de c\u00e9lulas mam\u00e1rias, registrando em detalhes o n\u00facleo celular permeado por t\u00faneis. Dentro deles, filamentos de prote\u00ednas se estendem at\u00e9 a membrana da c\u00e9lula, ancorada na matriz extracelular. \u201cEsses cabos do citoesqueleto conectam a parte externa da c\u00e9lula ao n\u00facleo\u201d, diz Bruni-Cardoso, que em 2014 encerrou um est\u00e1gio de p\u00f3s-douto-rado no laborat\u00f3rio de Bissell.<\/p>\n

Para caracterizar em detalhes os filamentos, eles tamb\u00e9m lan\u00e7aram m\u00e3o de uma t\u00e9cnica ainda pouco explorada, mas que permite investigar as rela\u00e7\u00f5es da c\u00e9lula com o meio que a cerca: a cultura tridimensional (3D) de c\u00e9lulas.<\/p>\n

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\"058-061_Biologia<\/a>Conex\u00e3o direta<\/strong>
\nEm uma placa de Petri, o recipiente achatado utilizado para culturas de microrganismos e de c\u00e9lulas, o cientista pode n\u00e3o conseguir avan\u00e7ar muito no cultivo das c\u00e9lulas al\u00e9m de sua prolifera\u00e7\u00e3o. Isso porque, nessa estrutura bidimensional, elas formam uma camada plana como a pr\u00f3pria placa \u2013 e significativamente diferente do que ocorre no organismo. \u201cA vida \u00e9 em 3D e tamb\u00e9m assim \u00e9 a biologia. Para reproduzir a arquitetura das c\u00e9lulas, cuja import\u00e2ncia fica ainda mais evidente diante da descoberta de que h\u00e1 liga\u00e7\u00f5es f\u00edsicas entre a informa\u00e7\u00e3o gen\u00e9tica no n\u00facleo celular e o microambiente, \u00e9 preciso mais\u201d, defende Bruni-Cardoso.<\/p>\n

Essa conex\u00e3o de prote\u00ednas que formam filamentos e ligam a parte de fora da c\u00e9lula \u00e0 de dentro j\u00e1 havia sido proposta por Bissell na d\u00e9cada de 1980, quando ela cunhou o termo \u201creciprocidade din\u00e2mica\u201d: a c\u00e9lula \u00e9 influenciada por sinais externos e, por sua vez, afeta o meio \u00e0 sua volta. Uma das pioneiras no cultivo 3D de c\u00e9lulas, ela defendia que a forma que o tecido adquire (sua arquitetura) tamb\u00e9m \u00e9 fonte de informa\u00e7\u00e3o e um componente do microambiente.<\/p>\n

Na pesquisa em colabora\u00e7\u00e3o com Bissell, Bruni-Cardoso trabalhou com c\u00e9lulas da gl\u00e2ndula mam\u00e1ria humana em cultivo 3D. Em vez de dispostas sobre uma placa, elas crescem dentro de um gel rico em laminina, uma mol\u00e9cula de ades\u00e3o celular presente no microambiente do organismo vivo. Por estarem suspensas e envoltas por estruturas que mimetizam o microambiente celular, as c\u00e9lulas s\u00e3o capazes de se dividir, organizando-se em uma estrutura que se assemelha muito aos \u00e1cinos, unidades funcionais das gl\u00e2ndulas mam\u00e1rias respons\u00e1veis pela produ\u00e7\u00e3o do leite durante a lacta\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

\u00c9 observando o que ocorre dentro desse gel, ocupado por c\u00e9lulas organizadas \u00e0 semelhan\u00e7a do tecido vivo, que os pesquisadores pretendem compreender o papel dos filamentos nas intera\u00e7\u00f5es entre o n\u00facleo celular e o microambiente.<\/p>\n

A cultura 3D deve muito aos trabalhos que antecederam a descoberta dos filamentos no Laborat\u00f3rio Nacional Lawrence Berkeley. Em meados dos anos 1980, Mina Bissell fez com que c\u00e9lulas mam\u00e1rias em cultura se diferenciassem e produzissem leite. \u201cOlhamos para o funcionamento da gl\u00e2ndula mam\u00e1ria e toda a harmonia que h\u00e1 entre a forma e a fun\u00e7\u00e3o e pensamos: \u2018Que estrutura linda! Como as c\u00e9lulas se organizam dessa forma para produzir o leite e fazer com que jorre at\u00e9 os mamilos, de onde o beb\u00ea ir\u00e1 sug\u00e1-lo?\u2019\u201d, lembrou.<\/p>\n

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Estrutura mam\u00e1ria in vitro vista por microscopia de fluoresc\u00eancia<\/p><\/div>\n<\/div>\n

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Os pesquisadores, ent\u00e3o, documentaram com um microsc\u00f3pio eletr\u00f4nico a gl\u00e2ndula mam\u00e1ria de uma f\u00eamea de camundongo no in\u00edcio da gravidez. Estava tudo l\u00e1: durante a lacta\u00e7\u00e3o, o leite \u00e9 produzido pelas c\u00e9lulas dos alv\u00e9olos e se acumula nas cavidades dessas estruturas e dentro dos ductos galact\u00f3foros \u2013 toda uma arquitetura dedicada \u00e0 produ\u00e7\u00e3o e distribui\u00e7\u00e3o dessa secre\u00e7\u00e3o nutritiva.<\/p>\n

Bissell e sua equipe tentaram cultivar as c\u00e9lulas da gl\u00e2ndula mam\u00e1ria em placas de Petri. Depositadas sobre a superf\u00edcie plana, elas s\u00e3o incapazes de assumir a morfologia observada in vivo<\/em> e, mesmo recebendo os horm\u00f4nios que induzem a produ\u00e7\u00e3o do leite, em tr\u00eas dias perdem a fun\u00e7\u00e3o. A pesquisadora experimentou, ent\u00e3o, cultivar as c\u00e9lulas em um material viscoso que impedia seu contato com a superf\u00edcie. Para conseguir isso, acrescentou \u00e0 cultura aquilo que observara nas fotografias e que, at\u00e9 aquele momento, se acreditava ser apenas um suporte da estrutura celular: a matriz. \u201cEm aproximadamente quatro dias, pudemos repetir o bord\u00e3o de uma propaganda governamental ent\u00e3o famosa nos Estados Unidos: \u2018Yes<\/em>, we have milk<\/em>\u2019 [sim, temos leite].\u201d<\/p>\n

Dimens\u00f5es in vitro<\/em><\/strong>
\nPonto para a tridimensionalidade do ambiente em que as c\u00e9lulas foram cultivadas. \u201cOlhando para a histologia da gl\u00e2ndula mam\u00e1ria se v\u00ea claramente que h\u00e1 muita coisa do lado de fora e que a matriz extracelular compreende boa parte do \u00f3rg\u00e3o\u201d, diz Bruni-Cardoso. Numa cultura bidimensional, praticamente 50% da superf\u00edcie da c\u00e9lula est\u00e1 em contato com o pl\u00e1stico ou vidro da placa de Petri e a outra metade com o meio de cultura \u2013- o l\u00edquido com os nutrientes e todos os elementos de que ela precisa para proliferar e ficar viva. \u201cJ\u00e1 no modelo 3D, a maior parte da superf\u00edcie de uma c\u00e9lula est\u00e1 em contato com outras c\u00e9lulas e com a matriz\u201d, explica o pesquisador.<\/p>\n

Foi a busca por modelos que simulem de forma mais pr\u00f3xima a situa\u00e7\u00e3o in vivo<\/em> que levou ao desenvolvimento de organoides obtidos a partir de c\u00e9lulas reprogramadas de pacientes com diferentes dist\u00farbios cerebrais. As pesquisas com os chamados minic\u00e9rebros criados em laborat\u00f3rio, tamb\u00e9m suspensos em uma matriz rica em laminina, estimularam uma s\u00e9rie de avan\u00e7os na compreens\u00e3o de diferentes aspectos do funcionamento do c\u00e9rebro humano \u2013 entre eles, a recente descri\u00e7\u00e3o minuciosa da composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica e da distribui\u00e7\u00e3o de micronutrientes e minerais durante o desenvolvimento fetal. O trabalho, publicado em fevereiro na revista PeerJ<\/em>, foi realizado no Instituto D\u2019Or de Pesquisa e Ensino (Idor) em colabora\u00e7\u00e3o com os institutos de Ci\u00eancias Biom\u00e9dicas e de F\u00edsica da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e com o Laborat\u00f3rio Nacional de Luz S\u00edncrotron (LNLS), em Campinas.<\/p>\n

Antes, os minic\u00e9rebros ganharam destaque por terem contribu\u00eddo \u00e0 compreens\u00e3o da rela\u00e7\u00e3o entre a infec\u00e7\u00e3o pelo v\u00edrus zika e a microcefalia (ver<\/em> Pesquisa FAPESP n\u00ba 252<\/em><\/a>). Cientistas do Idor e da UFRJ infectaram essas estruturas com o v\u00edrus e atestaram que ele foi capaz de infectar e matar c\u00e9lulas-tronco neurais, provocando altera\u00e7\u00f5es dr\u00e1sticas no desenvolvimento dos organoides cerebrais e comprovando a rela\u00e7\u00e3o direta entre a infec\u00e7\u00e3o e a malforma\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

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Filamentos (verde) atravessam a c\u00e9lula e conectam o n\u00facleo (azul) \u00e0 matriz extracelular<\/p><\/div>\n<\/div>\n

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At\u00e9 o cultivo dos minic\u00e9rebros, a investiga\u00e7\u00e3o de nutrientes cerebrais era feita em tecido cerebral humano post-mortem<\/em>. Com a cultura 3D dos organoides cerebrais mimetizando diferentes est\u00e1gios da forma\u00e7\u00e3o do c\u00e9rebro, foi poss\u00edvel compreender a din\u00e2mica dos nutrientes durante o desenvolvimento neurol\u00f3gico. Os resultados mostram que a concentra\u00e7\u00e3o e a distribui\u00e7\u00e3o de micronutrientes est\u00e3o diretamente relacionadas ao est\u00e1gio de desenvolvimento. Os autores as descreveram em dois momentos distintos: um inicial, de intensa prolifera\u00e7\u00e3o celular, durante os primeiros 30 dias, e um segundo, quando as c\u00e9lulas come\u00e7am a se tornar neur\u00f4nios e se organizam em camadas (45\u00ba dia).<\/p>\n

\u201cTrata-se de um exemplo de organiza\u00e7\u00e3o tridimensional que s\u00f3 \u00e9 observado no tecido humano e em nenhum outro tipo de cultura que n\u00e3o seja o organoide\u201d, diz Stevens Rehen, pesquisador do Instituto de Ci\u00eancias Biom\u00e9dicas da UFRJ e do Idor. A combina\u00e7\u00e3o desse modelo de cultura com a radia\u00e7\u00e3o s\u00edncrotron, que permite descrever micronutrientes at\u00e9 os \u00e1tomos que os comp\u00f5em, possibilitou compreender em profundidade importantes aspectos do desenvolvimento e caracterizar melhor o processo de forma\u00e7\u00e3o desses organoides cerebrais, j\u00e1 que eles possuem conex\u00f5es que obedecem a anatomia natural.<\/p>\n

Os nutrientes observados pelos pesquisadores s\u00e3o essenciais para a forma\u00e7\u00e3o adequada do c\u00e9rebro. A falta de alguns deles durante o desenvolvimento pr\u00e9-natal est\u00e1 relacionada a d\u00e9ficits de mem\u00f3ria e dist\u00farbios psiqui\u00e1tricos, como a esquizofrenia. De acordo com Rehen, o objetivo agora \u00e9 utilizar os minic\u00e9rebros para compreender sua din\u00e2mica em casos de dist\u00farbios cujas altera\u00e7\u00f5es de nutrientes j\u00e1 foram descritas.<\/p>\n

Para Mina Bissell, trata-se de um mundo novo a ser desbravado. \u201cSequenciamos o genoma humano, sabemos muito sobre os genes, sua linguagem e seu alfabeto, mas ainda conhecemos muito pouco ou quase nada da forma \u2013 a n\u00e3o ser que forma e fun\u00e7\u00e3o interagem de maneira din\u00e2mica e rec\u00edproca. Uma n\u00e3o prescinde da outra e n\u00f3s, cientistas, n\u00e3o podemos considerar uma sem a outra.\u201d<\/p>\n

Ela cita um poema do irland\u00eas William Butler Yeats (1865-1939) para ilustrar o racioc\u00ednio que a levou a estabelecer o m\u00e9todo importante para compreens\u00e3o da vida em sua unidade mais elementar. \u201c\u00d3 corpo embalado \u00e0 musica \/ \u00d3 vislumbre cativante\/ Como separar da dan\u00e7a o dan\u00e7ante?\u201d, diz o poema. \u201cEnquanto um dan\u00e7arino dan\u00e7a, ele \u00e9 o dan\u00e7arino e a pr\u00f3pria dan\u00e7a; no instante em que ele para, n\u00e3o temos nenhum dos dois. Assim acontece com a forma e a fun\u00e7\u00e3o. Assim \u00e9 a vida desde sua parte mais b\u00e1sica.\u201d<\/p>\n

Artigos cient\u00edficos<\/em>
\nJORGENS, D. M. et al<\/em>. Deep nuclear invaginations are linked to cytoskeletal filaments \u2013 integrated bioimaging of epithelial cells in 3D culture<\/a>. Journal of Cell Science<\/strong>. 130, n. 1, p. 177-89. 1\u00ba jan. 2017.
\nSARTORE, R. C. et al<\/em>. Trace elements during primordial plexiform network formation in human cerebral organoids<\/a>. PeerJ<\/strong>. 8 fev. 2017.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Revista Pesquisa FAPESP, em Abril\/17   Cultura em ambiente tridimensional permite observar estruturas desconhecidas e ampliar compreens\u00e3o sobre o desenvolvimento cerebral DIEGO FREIRE Se as c\u00e9lulas do seu nariz possuem…<\/p>\n","protected":false},"author":7,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":"","_links_to":"","_links_to_target":""},"categories":[1163,12],"tags":[],"class_list":["post-16520","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-clipping-cnpem","category-clipping-lnls","category-1163","category-12","description-off"],"acf":[],"yoast_head":"\nOs jardins suspensos das c\u00e9lulas - CNPEM<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/cnpem.br\/os-jardins-suspensos-das-celulas\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"en_US\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Os jardins suspensos das c\u00e9lulas - 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