Uma equipe internacional liderada por Xavier Trepat no IBEC mede as forças celulares em minintestinos cultivados em laboratório, decifrando como a parede interna desse órgão vital se dobra e se move. O estudo, publicado na Nature Cell Biology , abre as portas para um melhor entendimento das bases de doenças como a doença cela­aca ou o ca¢ncer, e para a capacidade de encontrar soluções para doenças intestinais por meio do desenvolvimento de novas terapias.

O intestino humano écomposto por mais de 40 metros quadrados de tecido, com uma infinidade de dobras em suasuperfÍcie interna que lembram vales e picos de montanhas para aumentar a absorção de nutrientes. O intestino também tem a caracterí­stica única de estar em um estado conta­nuo de autorrenovação. Isso significa que aproximadamente a cada 5 dias todas as células de suas paredes internas são renovadas para garantir o correto funcionamento do intestino. Atéagora, os cientistas sabiam que essa renovação poderia ocorrer graças a s células-tronco, que são protegidas nas chamadas criptas intestinais, e que da£o origem a novas células diferenciadas. No entanto, o processo que leva a  forma ca´ncava das criptas e a  migração de novas células em direção aos picos intestinais era desconhecido.

Agora, uma equipe internacional liderada por Xavier Trepat, professor de pesquisa do ICREA e lider de grupo no Instituto de Bioengenharia da Catalunha (IBEC), em colaboração com o IRB, pesquisadores das universidades UB e UPC em Barcelona e o Instituto Curie de Paris, decifrou os mecanismos que levam as criptas a adotar e manter sua forma ca´ncava, e como ocorre o movimento de migração das células em direção aos picos, sem que o intestino perca sua forma dobrada caracterí­stica. O estudo, publicado na prestigiada revista Nature Cell Biology , combinou modelagem computacional, liderada por Marino Arroyo, professor da UPC, pesquisador associado ao IBEC e membro do CIMNE, com experimentos com organoides intestinaisa partir de células de camundongos, e mostra que esse processo épossí­vel graças a s forças meca¢nicas exercidas pelas células. Uma parte importante deste estudo foi apoiada pela Fundação "la Caixa" no a¢mbito do programa CaixaResearch. A entidade também concedeu uma bolsa ao primeiro coautor, Gerardo Ceada, para a realização do doutorado. no IBEC.

As forças determinam e controlam a forma do intestino e o movimento das células

Usando células-tronco de camundongo e técnicas de bioengenharia e mecanobiologia, os pesquisadores desenvolveram minintestinos, organoides que se assemelham a  estrutura tridimensional de picos e vales, recapitulando as funções do tecido in vivo. Usando tecnologias de microscopia desenvolvidas pelo mesmo grupo, os pesquisadores realizaram pela primeira vez experimentos de alta resolução que permitiram obter mapas 3D que mostram as forças exercidas por cada canãlula.

 

Além disso, com esse modelo in vitro, os cientistas mostraram que o movimento de novas células atéo pico também écontrolado por forças meca¢nicas exercidas pelas próprias células, especificamente pelo citoesqueleto, uma rede de filamentos que determina e mantanãm a forma celular.

"Ao contra¡rio do que se acreditava atéagora, pudemos determinar que não são as células da cripta intestinal que empurram as novas para cima, mas que são as células do pico puxando as novas, semelhantes a um montanhista que ajuda outro escalador puxando-o para cima ”, explica Gerardo Ceada, do IBEC.

“Com esse sistema, descobrimos que a cripta éca´ncava porque as células tem mais tensão nasuperfÍcie superior do que na inferior, o que faz com que adotem um formato ca´nico. Quando isso ocorre em várias células próximas umas das outras, o resultado éque o tecido se dobra, dando origem a um padrãode picos e vales ”, acrescenta Carlos Perez-Gonzalez, do IBEC e do Instituto Curie.

O novo modelo de mini-intestino permitira¡ que novos estudos de doenças como câncer , doença cela­aca ou colite sejam conduzidos em condições reproduta­veis e reais, nas quais haja proliferação descontrolada de células-tronco ou desestruturação das dobras. Além disso, os organoides intestinais podem ser fabricados com células humanas e usados ​​para o desenvolvimento de novos medicamentos ou para o estudo da microbiota intestinal.