Cada célula humana é coberta por uma fina camada de açúcares chamada glicocálice. Este revestimento externo ajuda as células a interagir com o ambiente e também pode fornecer pistas importantes sobre o que está acontecendo dentro da própria célula. Pesquisadores do Instituto Max Planck para a Ciência da Luz (MPL) criaram agora mapas detalhados dessas estruturas de açúcar usando microscopia avançada de alta resolução. Suas descobertas, publicadas em Nanotecnologia da Naturezasugerem que mudanças na disposição desses açúcares poderão um dia ajudar os médicos a detectar doenças como o câncer.
O glicocálice envolve todas as células humanas como uma camada externa protetora. Em vez de permanecerem fixas no lugar, essas moléculas complexas de açúcar mudam e se reorganizam constantemente. Cientistas do grupo de pesquisa “Glicociências Físicas”, liderado pelo Prof. Leonhard Möckl do MPL, estudam como esse revestimento de açúcar se comporta e o que revela sobre a biologia celular.
Para investigar essas estruturas, a equipe desenvolveu uma técnica chamada “Glycan Atlasing”. Usando microscopia de super resolução de última geração, eles mapearam o glicocálice no nível das moléculas individuais de açúcar em muitos tipos diferentes de células. Seu trabalho incluiu linhas de cultura celular, células sanguíneas humanas primárias e amostras de tecidos.
Os mapas resultantes mostraram que o glicocálix muda seu arranjo molecular dependendo da condição da célula. Por exemplo, as células imunitárias apresentaram diferentes padrões de açúcar após serem estimuladas, semelhante ao que acontece durante uma resposta imunitária. Segundo os pesquisadores, isso fornece a primeira evidência direta de que o glicocálice funciona quase como uma tela, mostrando informações sobre o estado interno de uma célula em sua superfície externa.
Padrões de açúcar podem ajudar a detectar câncer
A equipe descobriu que esses padrões de açúcar em nanoescala poderiam distinguir com segurança entre diferentes estados celulares. Suas medições permitiram identificar estágios separados do desenvolvimento do câncer, diferenciar células imunológicas ativadas e inativas e distinguir regiões cancerosas de regiões saudáveis no tecido mamário humano.
As descobertas sugerem que a superfície celular contém informações biológicas estruturadas que podem ser lidas usando uma abordagem padronizada. “Os resultados fornecem uma base promissora para o desenvolvimento de futuros métodos de diagnóstico, uma vez que o Glycan Atlasing fornece resultados confiáveis mesmo em amostras complexas”, explica Möckl, líder do estudo e autor correspondente.
Aplicações Médicas Futuras
Os pesquisadores agora planejam expandir o método analisando estruturas alvo adicionais e automatizando mais o processo. Eles também esperam estudar um número muito maior de amostras para que a técnica possa eventualmente ser adaptada para uso médico de rotina.
“Em estudos em larga escala, queremos investigar quais padrões de superfície estão associados a cursos específicos de doenças ou respostas terapêuticas e como os estados celulares podem ser detectados precocemente e objetivamente através da superfície”, explica Möckl, delineando os planos futuros de sua equipe.
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