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Modelo matemático explica por que pode ocorrer metástase mesmo quando o câncer é detectado precocemente

Biólogos usam teoria evolutiva e ecológica para mostrar como diferentes linhagens de células de câncer competem por dominância

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Fonte

Universidade da Pensilvânia

Data

segunda-feira, 4 junho 2018 09:50

Áreas

Biologia. Biologia Evolutiva. Modelagem Matemática. Oncologia.

O conceito de sobrevivência do mais preparado geralmente se aplica à competição que ocorre dentro e entre as espécies animais, mas pressões evolutivas podem ser encontradas em outros lugares – até mesmo em um tumor cancerígeno. Os pesquisadores do câncer passaram a entender os tumores não como nódulos de células idênticas, mas como populações dinâmicas e diversificadas em si mesmas. E, como os indivíduos dentro das populações animais, as células dentro dos tumores competem umas com as outras, algumas prosperando, outras morrendo.

Em um novo estudo, pesquisadores da Universidade da Pensilvânia (UPenn) criaram um modelo matemático para entender a dinâmica em jogo à medida que tumores cancerígenos crescem e se espalham. Colocando seu modelo em ação, Jimmy Qian e o Dr. Erol Akçay, professor assistente de biologia na Escola de Artes e Ciências da UPenn, conseguiram explicar uma observação um tanto paradoxal: mutações que levam à metástase – a disseminação do câncer para locais distantes do tumor primário – geralmente surgem cedo, e não tardiamente, na história do tumor. Em artigo publicado na revista científica PLOS ONE, Qian e o Dr. Erol Akçay sugerem que a incorporação da teoria evolutiva e ecológica à biologia do câncer pode ajudar a orientar planos de tratamento mais eficazes.

“Na consciência pública, muitas vezes parece que o câncer é uma doença tão grande e única, como a pólio, o que não é”, diz o Dr. Akçay. “Cada tumor cancerígeno é uma comunidade de  ‘espécies diferentes’ de células fazendo coisas diferentes.”

“Entender como o câncer evolui”, acrescenta Qian, “pode nos ajudar a prever qual linhagem virá a dominar em um tumor e, possivelmente e preventivamente, tratar isso para minimizar a chance de resistência aos medicamentos. Ou, se pudermos prever que tipo de mecanismos evolutivos causam metástase, podemos tentar resolver isso antes mesmo de começar a metástase. ”

Células cancerosas não se limitam a existir e se reproduzir em meio a células normais; elas modificam ativamente o ambiente ao seu redor para torná-lo mais propício ao seu próprio crescimento. Este processo pode implicar o aumento da formação de vasos sanguíneos ou a alteração da estrutura e metabolismo das células vizinhas. O cultivo do chamado microambiente tumoral, ou nicho de tumor, não se limita aos tecidos vizinhos, no entanto. A metástase surge quando as células malignas secretam fatores através da corrente sanguínea para locais distantes do corpo, como forma de preparar novos espaços para o crescimento do câncer.

Imaginando um tumor primário, os pesquisadores criaram um modelo de tumor composto por quatro tipos de células cancerígenas: produtoras que ajudam a construir o microambiente imediato do tumor; produtoras que ajudam a habitar locais distantes; pré-metastáticas, que secretam várias moléculas; e produtoras que realizam ambas as tarefas (e requerem o dobro do reservas); e “células inativas”, que não contribuem para a construção de nicho e, portanto, sacrificam menos reservas).

“Nosso modelo ainda está tentando descrever a ideia básica -, mas acho que propostas como essa podem eventualmente ajudar a melhorar as formas de tratamento”, concluem os pesquisadores.

Acesse a notícia completa na página da Universidade da Pensilvânia (em inglês).

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Fonte: Katherine Unger Baillie, Agência de Comunicação da Universidade da Pensilvânia.

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