Atlas de glicanos revela como o glicocálix sinaliza o câncer, diz Leonhard Möckl no MPL

Cientistas passaram anos a catalogar quais açúcares recobrem células cancerosas. As listas só aumentavam. O que faltava era enxergar a geometria desse revestimento - como essas moléculas se posicionam umas em relação às outras, numa escala de nanômetros - algo que exigia ferramentas que ainda não existiam.

Isso mudou. Um grupo na Alemanha conseguiu mapear essa organização em tecido tumoral, em células do sistema imunitário e em neurônios. O mais inesperado: os padrões não se limitam a “identificar” quais açúcares estão presentes; eles parecem funcionar como um sinal que reflete o estado interno da célula.

Lendo o revestimento de açúcar

Esse manto externo de cadeias de açúcar é conhecido como glicocálix. O trabalho vem do laboratório do Dr. Leonhard Möckl, no Instituto Max Planck para a Ciência da Luz (MPL), em Erlangen, Alemanha. A equipa batizou o novo procedimento de criação de atlas de glicanos.

Até aqui, as técnicas disponíveis diziam quais açúcares apareciam na superfície, mas não como eles se distribuíam no espaço. A dificuldade é física: o glicocálix se organiza em distâncias menores do que o comprimento de onda da luz visível, o que impõe um limite de resolução aos microscópios convencionais.

Para contornar esse limite, o grupo marcou diferentes tipos de açúcar com pequenas fitas de ADN que se ligam e se soltam rapidamente dos seus alvos. Depois, um software reconstruiu esses “piscas” em um mapa na escala de nanômetros, revelando o arranjo dos açúcares na superfície celular.

Rastreando os primeiros movimentos do câncer

Para validar os mapas, a equipa começou com duas linhagens de células mamárias: uma saudável e outra com uma mutação associada ao câncer. Parte das amostras ficou sem intervenção. Em outras, aplicaram um fator de crescimento que empurra as células na direção do estado móvel e invasivo do qual os tumores dependem.

Os padrões de açúcares não coincidiam entre as duas linhagens. As células saudáveis, sem tratamento, formavam um agrupamento específico na análise. Já as células mutadas apareciam num ponto completamente distinto. Quando o fator de crescimento era adicionado - em qualquer uma das duas linhagens - ambas se deslocavam em direção a um terceiro padrão.

Foi esse terceiro padrão que chamou a atenção dos investigadores. O fator de crescimento induz uma fase inicial ligada ao comportamento canceroso, em que as células afrouxam as suas ligações e se preparam para se disseminar. Uma revisão anterior já tinha associado alterações nos açúcares a essa transição. Aqui, o revestimento acompanhou a mudança passo a passo.

Células imunitárias remodelam depressa

A surpresa ainda maior veio das células do sistema imunitário. Trabalhos anteriores sugeriam que mudanças amplas no glicocálix levariam cerca de um a dois dias - o tempo necessário para sintetizar novos açúcares e transportá-los até a superfície.

A equipa de Möckl observou outro ritmo. Eles colocaram células assassinas naturais (NK) - células imunitárias que procuram alvos infetados ou cancerosos - em contacto com células tumorais. Em apenas cinco minutos, o padrão de açúcares já tinha sido remodelado. Muito mais rápido do que se esperava.

O mecanismo exato para tamanha velocidade ainda está a ser esclarecido. O grupo suspeita que, nesses minutos, as células não estejam a produzir açúcares novos.

A hipótese é que elas reorganizem açúcares já existentes - por exemplo, libertando bolsas internas que se fundem com a membrana externa e reordenam a superfície.

Outros dois tipos de células imunitárias avaliados - células T e neutrófilos - também exibiram a mesma adaptação rápida quando ativados.

Um estudo anterior já tinha mostrado que alguns cânceres exploram os açúcares das células imunitárias para escapar da deteção. O novo trabalho acrescenta a esse quadro a dimensão do tempo - e um nível de detalhe muito maior.

Neurônios mantêm padrões distintos

Com neurônios, apareceu outra surpresa. Usando células primárias de cérebro de rato, a equipa observou que o arranjo de açúcares no corpo celular não era igual ao das dendrites - os prolongamentos ramificados que se estendem em direção a outros neurônios. Assinaturas diferentes, numa única célula.

Isso sugere que um mesmo neurônio pode exibir assinaturas de açúcar distintas ao longo do seu próprio comprimento. Se essas assinaturas determinam quais sinais passam - ou como proteínas entram e saem da membrana - ainda não se sabe. É uma pergunta que o estudo abre, não uma questão que ele encerra.

Antes deste trabalho, ninguém tinha mapeado, com esta resolução, diferenças de açúcares dentro de um neurônio individual. Os resultados apontam para uma camada de regulação no cérebro que esteve sempre exposta - na borda mais externa de cada célula - mas invisível sem ferramentas adequadas.

Tecido saudável versus tumoral

No teste final, a equipa saiu das culturas celulares. Eles aplicaram a criação de atlas de glicanos a cortes de tecido de câncer da mama, em que regiões saudáveis e tumorais estavam no mesmo lâmina. Um patologista classificou cada área com base em colorações tradicionais.

Os mapas de açúcares separaram os dois tipos de região de forma nítida. As áreas saudáveis formaram um agrupamento compacto. As áreas tumorais espalharam-se por um espaço mais amplo e desorganizado - coerente com o que se sabe sobre células cancerosas a perderem o controlo das suas próprias “linhas de produção”. Caos, agora visível na escala de nanômetros.

Distinguir tecido saudável de tecido canceroso é algo que patologistas já fazem, usando corantes, testes genéticos e a leitura experiente de lâminas. O que este método acrescenta é um novo atributo de classificação - localizado do lado de fora da célula, e não no seu interior.

Para onde isto pode levar

A equipa escreve que a criação de atlas de glicanos poderia, no futuro, chegar à prática clínica, ajudando médicos a classificar tumores pela sua impressão digital de açúcares. O método também poderia acompanhar como células reagem a terapias ou apontar doença em tecidos que parecem normais em colorações convencionais.

Há limitações claras. Na configuração atual, só é possível identificar seis tipos de açúcar, o procedimento exige mãos muito especializadas e o tempo de execução é alto demais para o uso rotineiro. Seriam necessárias automação e uma gama maior de alvos antes de algo assim entrar num laboratório hospitalar.

Mesmo assim, o resultado central permanece: o arranjo dos açúcares na superfície de uma célula acompanha o que acontece por dentro, numa escala de nanômetros.

“Em estudos de grande escala, queremos investigar quais padrões de superfície estão associados a cursos específicos de doença ou a respostas terapêuticas”, disse Möckl.