Publicado na Scientific Reports, estudo multicêntrico liderado por pesquisadores brasileiros avaliou a formação de padrões espaciais numa placa de cultura coabitada por células normais e células de melanoma. O artigo apresenta um modelo matemático que auxilia na descrição e na previsão da dinâmica de ocupação das placas de cultura celular analisadas em laboratório e representa um passo rumo à elaboração de critérios quantitativos de análise de imagens de pele e sua utilização em modelos preditivos do desenvolvimento de melanomas.
O melanoma é um câncer de pele de baixa ocorrência. De acordo com dados do Instituto Nacional de Câncer (INCA), corresponde a apenas 3% dos casos de câncer de pele observados no Brasil. No entanto, consiste na forma mais letal de câncer de pele por apresentar alto potencial para metástase, característica que faz da detecção precoce uma necessidade crucial.
Historicamente, as imagens têm sido um importante aliado para o diagnóstico e podem ser bastante úteis na detecção precoce de melanomas pelo uso de técnicas de aquisição de imagens de alta resolução destinadas a classificar padrões espaciais de organização celular na pele de pacientes.
Métodos matemáticos de análise dessas imagens ainda estão em desenvolvimento e, quando disponíveis, devem auxiliar os médicos patologistas na classificação de diferentes padrões espaciais celulares como um estado saudável, tumoral pré ou pós metástase.
Métodos
A investigação combinou esforços experimentais, computacionais e matemáticos para avaliar a formação de padrões espaciais em placas de cultura coabitadas por células normais e células de melanoma. Os pesquisadores estabeleceram um critério quantitativo para diferenciar arranjos espaciais de células tumorais ou células normais de acordo com a distância típica de separação entre as células observadas. As células tumorais apresentam menores distâncias de separação mútua, fenômeno chamado de perda de inibição por contato. Por sua vez, as células normais são separadas entre si por distâncias maiores por apresentarem maiores graus de inibição por contato.
Experimentos conduzidos pelo pesquisador Mauro Cafundó de Morais, pós-doutorando do do Centro de Investigação Translacional em Oncologia do Instituto do Câncer do Estado de São Paulo (ICESP), com células normais e de melanoma habitando um mesmo ambiente mostraram que as células normais formam um “oceano” circundante à diversas “ilhas” compostas exclusivamente por células de melanoma. “Nas imagens é notável que as células normais localizadas em regiões mais próximas às “ilhas” de melanoma tendem a ficar mais próximas entre si em comparação com as células normais distantes das células tumorais”, explicam os autores.
O artigo apresenta um modelo matemático que auxilia na descrição e previsão da dinâmica de ocupação das placas de cultura celular analisadas em laboratório. “De fato, as predições estabelecidas pelo modelo matemático por meio de simulações computacionais foram confrontadas com os dados experimentais e foi demonstrada boa concordância entre os resultados”, afirmam.
Os resultados são promissores e criam a perspectiva de utilização do modelo apresentado para análise de novos experimentos que utilizam a interação entre células normais e tumorais em placas de cultura ou em condições mais complexas como experimentos in vivo. “Esperamos que tais esforços contribuam ao desenvolvimento de ferramentas dedicadas a quantificar os padrões espaciais observados em processos de formação de melanoma, bem como para estabelecer estadiamento e prognósticos do desenvolvimento de tumores em suas fases pré-invasivas”, dizem.
O trabalho foi coordenado pelo professor Alexandre Ferreira Ramos e contou com a colaboração de cientistas da Escola de Artes, Ciências e Humanidades, do Núcleo de Modelagem de Sistemas Complexos da Universidade de São Paulo (USP), do Departamento de Oncologia e Radiologia da Faculdade de Medicina da USP, além do Centro de Pesquisa Translacional em Oncologia do ICESP. Também participaram do projeto pesquisadores da Cambridge University, Penn State University, University of Denver e da Universidade de Debrecen.
A pesquisa recebeu financiamento da CAPES, no âmbito do Programa Ciência sem Fronteiras – Professor Visitante Especial Yuri Suhov – com contrapartida do ICESP.
Referência: Stochastic model of contact inhibition and the proliferation of melanoma in situ - Mauro César Cafundó Morais, Izabella Stuhl, Alan U. Sabino, Willian W. Lautenschlager, Alexandre S. Queiroga, Tharcisio Citrangulo Tortelli Jr., Roger Chammas, Yuri Suhov & Alexandre F. Ramos - Scientific Reports 7, Article number: 8026(2017) - doi:10.1038/s41598-017-07553-6
