As células, como os humanos, votam para tomar decisões como um grupo. Mas como eles sabem em que votar? Pesquisadores do Francis Crick Institute e do King’s College London descobriram como as células buscam ativamente informações para tomar decisões coletivas melhores e mais rápidas para coordenar o crescimento de novos vasos sanguíneos. Isso fornece uma nova base para a compreensão da inteligência nas células.
O processo de como as células coordenam a ação com precisão e rapidez ao criar um novo tecido é complexo. Eles devem decidir coletivamente quais células devem assumir funções específicas e garantir que nem muitas ou poucas células estejam cumprindo cada função.
Em seu estudo, publicado na revista Philosophical Transactions of the Royal Society B, os pesquisadores descobriram que, ao cultivar novos vasos sanguíneos, as células tomam decisões coletivas usando um processo de percepção ativa. É aqui que se mover para sentir melhor o ambiente ajuda a informar uma decisão.
Os pesquisadores comparam isso a entrar em um quarto escuro e desconhecido e estender os braços para sentir a presença de um interruptor de luz na parede. No caso das células, elas estendem ‘dedos’ longos e sentem seu caminho no ambiente. Isso permite que eles escolham rapidamente a célula que detecta mais sinais dos arredores para se tornar seu líder. Este líder, chamado de célula de ponta, impulsiona o novo vaso sanguíneo para frente.
Katie Bentley, autora sênior e líder do grupo do Cellular Adaptive Behavior Laboratory em Crick e professora sênior do King’s College London afirma: “Na maioria dos livros de biologia, os processos são apresentados passo a passo em uma determinada ordem. A molécula A se liga ao receptor B e causa o movimento C. No caso dessa importante decisão coletiva da célula, as etapas acontecem lado a lado, em vez de consecutivamente, à medida que as células se movem simultaneamente enquanto “decidem” como formar um novo tecido.
“Essa capacidade de usar o feedback de mover-se pelo mundo ao fazer uma escolha é algo que geralmente associamos com ‘organismos superiores’, portanto, reconhecer como esses processos também desempenham um papel em sistemas vivos mais básicos pode revelar aspectos fundamentais da função biológica que os leva a se comporte como eles.
“E nos casos em que esse processo deu errado, pode até mesmo desbloquear novas terapias e tratamentos que impactam esses processos de feedback.”
Em seu trabalho de prova de conceito, os pesquisadores se concentraram na formação de vasos sanguíneos, que é vital para o desenvolvimento e reparo de tecidos saudáveis, e muitas vezes é desregulada na doença.
No início desse processo, algumas células endoteliais ao longo da parte externa de um vaso sanguíneo existente se transformam em células terminais. Essas células da ponta têm longas protuberâncias em forma de dedo em sua superfície, chamadas de filópodes, e são as primeiras a se mover para fora do vaso existente para formar a cabeça do novo vaso que está brotando.
Muitos aspectos do tempo e das interações celulares envolvidos neste processo, incluindo como as células endoteliais decidem quais delas devem se tornar células de ponta, ainda não são compreendidos.
Usando simulações de computador e estudos de embriões de peixe-zebra, os pesquisadores descobriram que os filópodes começam a se formar na superfície da célula antes de se comprometer a se tornar uma célula de ponta. O filopodia então se estende para o tecido circundante e detecta sinais que podem fazer com que a célula se torne uma célula-ponta ou inibi-la. Este processo de movimento e detecção dos filópodes constitui um ciclo de feedback de percepção ativa.
Mais importante, para impedir que todas as células se tornem células de ponta, as células vizinhas enviam sinais umas às outras, de modo que apenas todas as outras células se especializam.
Bahti Zakirov, autor e pesquisador do Crick and King’s College London diz: “Foi emocionante descobrir que a criação de filopódios estava ocorrendo antes de as células se tornarem totalmente células de ponta. Até agora, essas protuberâncias foram consideradas meramente o produto final do processo de tomada de decisão da célula. Invertemos isso de cabeça para baixo e mostramos que as células usam filópodes para sentir melhor seu ambiente e informar sua decisão – destacando o feedback entre movimento e detecção como um jogador importante no processo de tomada de decisão. ”
Quando os pesquisadores interromperam os filópodes em seus modelos de computador e em embriões de peixe-zebra, menos células de ponta foram selecionadas e essa seleção aconteceu mais lentamente. Este processo retardado foi mostrado anteriormente para levar à formação de redes de vasos sanguíneos menos densas.
Zakirov continua: “Se a seleção das células da ponta der errado ou for retardada, isso pode levar a redes de vasos mal ramificados ou anormais, limitando o fluxo sanguíneo. Isso, por sua vez, pode contribuir para doenças como câncer, retinopatia e HHT- telangiectasia hemorrágica hereditária. A uma maior compreensão de como acelerar ou alterar o ritmo de ramificação pode, portanto, levar a novas terapias que podem regular a densidade dos vasos sanguíneos. Isso também pode ajudar na criação de órgãos ou tecidos artificiais, pois estes também precisam de densas redes de vasos sanguíneos. ”
Bentley acrescenta: “Este trabalho não só nos deu uma nova perspectiva sobre o processo de seleção de células de ponta, revelando um papel oculto, mas vital para os filopódios, mas também abriu a porta para uma miríade de novas e estimulantes direções de pesquisa. explorarei algumas dessas questões importantes em trabalhos futuros, com o objetivo de interpretar e compreender melhor o comportamento das células. “
Publicado em 09/02/2021 19h42
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