Pesquisadores criam modelo computacional para compreender o crescimento de tumores
Modelagem Computacional sobre Crescimento Tumoral
CNPq e FAPERGS
Um tumor é o resultado de um processo de divisões celulares sem controle do organismo a partir de uma célula inicial que sofreu mutações.
Estas células formam uma massa que pode assumir diversas formas (morfologias) relacionadas ao caráter do tumor, podendo ser benigno ou maligno.
A modelagem da morfologia e do crescimento tumoral é uma tarefa complexa pela quantidade de variáveis envolvidas. Para lidar com esta enorme quantidade de informação são necessárias técnicas especiais, como a simulação computacional.
A vantagem da simulação computacional é que ela torna possível analisar a influência de cada fator isoladamente, o que nem sempre é possível de observar ou compreender num processo real.
Assim, pesquisadores do Laboratório de Bioinformática e Biologia Computacional do Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas da Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS, RS) decidiram investigar a morfologia do crescimento tumoral através do uso de simulações computacionais.
Na pesquisa foi desenvolvida uma simulação para investigar a importância da competição de dois mecanismos que influenciam a forma dos tumores: a adesão celular e a rigidez do tecido celular no qual o tumor surge, chamado de tecido hospedeiro.
Os principais resultados das simulações mostram que quando a rigidez do tecido hospedeiro é baixa, o tumor cresce empurrando o tecido envolvente e mantendo uma forma circular. Quando a rigidez é alta, o tumor desenvolve protuberâncias que infiltram no tecido hospedeiro. A adesão entre as células também afeta a forma do tumor. A simulação mostra que em função da adesão o tumor pode desenvolver outras formas.
Assim, o principal objetivo do desenvolvimento do modelo computacional criado nesta pesquisa é contribuir para o entendimento da forma dos tumores e sua relação com a malignidade.
As informações geradas poderão ser usadas na busca por drogas que atuem contra a diminuição da adesão celular em tumores e que, em ultima análise, evitem que o tumor se torne maligno.
Para criar o modelo computacional que reproduz, num computador, o comportamento de um tumor, os pesquisadores partem da informação de que há três tipos de força de adesão entre as células: a força de adesão entre células normais, a força de adesão entre as células tumorais e a força de adesão entre células tumorais e normais.
Para estudar a influência do meio em que o tumor se desenvolve sobre sua morfologia (sua forma), o sistema introduz (isto é, simula) uma propriedade física associada à resistência que o tecido impõe ao crescimento tumoral: a rigidez.
A rigidez é simulada por uma resistência das células normais, empurradas pelo tumor que cresce. Isto controla a extensão que as células normais se deslocam como conseqüência da pressão imposta pelo crescimento do tumor no modelo computacional.
A simulação da ação dessas forças gera uma diversidade de morfologias tumorais (formas de tumor), que mudam conforme variam os valores - inseridos em cada simulação - para a rigidez e as forças de adesão celular.
Nas simulações da pesquisa a atividade das células é representada, no computador, pela interação entre partículas. O movimento destas "células" virtuais resulta do equilíbrio da interação entre as forças que atuam nelas.
A simulação inicia com uma única célula tumoral inserida no interior de um tecido de células normais. Esta célula tumoral inicial e suas descendentes têm uma taxa de divisão muito maior que as células normais. Devido a essa alta taxa de divisão celular o número de células tumorais cresce.
Conforme as células interagem na simulação, por ação das forças de adesão celular e rigidez, a força "líquida" em cada célula desloca-as dando forma ao "tumor" resultante. No final, é apresentada uma visualização do tecido celular.
Por simplicidade o sistema ainda não leva em consideração (isto é, não simula) a morte celular, com a conseqüente formação de camadas necróticas (camadas de células mortas). Porém, esta fase já está prevista, na continuidade da pesquisa.
A simulação da competição entre a adesão celular e a rigidez do tecido hospedeiro gera diversas morfologias de tumores. As mais significativas são as formas filamentares e com protuberâncias.
O conjunto total de mecanismos envolvidos na morfologia tumoral não está identificado pela ciência, entretanto o modelo presente propõe um novo e importante mecanismo que influencia a morfologia tumoral: a rigidez do tecido hospedeiro.
Em suma, a relevância deste estudo reside na possibilidade de explicar como mudanças na adesão celular e na rigidez do tecido hospedeiro podem explicar a morfologia típica de alguns tumores malignos.
Leôni Flores de Ávila - Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo. - Adriana Neves dos Reis - Marcelo Walter