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Nova técnica de microscopia revela novas células e estruturas no tecido cerebral humano

Divulgação, MIT

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Data

terça-feira, 6 fevereiro 2024 15:55

Áreas

Biologia. Biomedicina. Cirurgia. Engenharia Biológica. Imagens e Diagnóstico. Medicina. Neurocirurgia. Oncologia.

Usando uma nova técnica de microscopia, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e do Brigham and Women’s Hospital/Escola Médica de Harvard, nos Estados Unidos, obtiveram imagens de tecido cerebral humano com mais detalhes do que nunca, revelando células e estruturas que não eram anteriormente visíveis.

Entre as descobertas, os pesquisadores descobriram que alguns tumores cerebrais de ‘baixo grau’ contêm mais células tumorais supostamente agressivas do que o esperado, sugerindo que alguns destes tumores podem ser mais agressivos do que se pensava anteriormente.

Os pesquisadores esperam que esta técnica possa eventualmente ser implantada para diagnosticar tumores, gerar prognósticos mais precisos e ajudar os médicos a escolher tratamentos.

“Estamos começando a ver quão importantes são as interações dos neurônios e das sinapses com o cérebro circundante para o crescimento e progressão dos tumores. Muitos desses detalhes realmente não poderíamos ver com ferramentas convencionais, mas agora temos uma ferramenta para observar esses tecidos em nanoescala e tentar entender essas interações”, disse o Dr. Pablo Valdes, autor principal do estudo. ex-pós-doutorando do MIT e agora professor de Neurociência da University of Texas Medical Branch (UTMB Health), nos Estados Unidos.

Os resultados foram publicados na revista científica Science Translational Medicine.

Tornando as moléculas visíveis

O novo método de imagem é baseado na microscopia de expansão, uma técnica desenvolvida no laboratório do Dr. Edward Boyden – professor de Neurotecnologia do MIT –  em 2015 com base em uma premissa simples: em vez de usar microscópios poderosos e caros para obter imagens de alta resolução, os pesquisadores criaram uma maneira de expandir o próprio tecido, permitindo que seja observado em resolução muito alta com um microscópio óptico comum.

A técnica funciona incorporando o tecido em um polímero que dilata quando é adicionada água e, em seguida, amolecendo e quebrando as proteínas que normalmente mantêm o tecido unido. Então, a adição de água ‘incha’ o polímero, separando todas as proteínas umas das outras. Essa ampliação do tecido permite aos pesquisadores obter imagens com resolução em torno de 70 nanômetros, o que antes só era possível com microscópios muito especializados e caros, como os microscópios eletrônicos de varredura.

Em 2017, o laboratório do Dr. Boyden desenvolveu uma forma de expandir amostras de tecido humano preservadas, mas os reagentes químicos que usaram também destruíram as proteínas que os pesquisadores estavam interessados em rotular. Ao rotular as proteínas com anticorpos fluorescentes antes da expansão, a localização e a identidade das proteínas puderam ser visualizadas após a conclusão do processo de expansão. No entanto, os anticorpos normalmente utilizados para este tipo de marcação não conseguem passar facilmente através de tecidos densamente compactados antes de serem expandidos.

Assim, para este estudo, os autores desenvolveram um protocolo diferente de amolecimento do tecido que ‘quebra’ o tecido, mas preserva as proteínas da amostra. Após a expansão do tecido, as proteínas podem ser marcadas com anticorpos fluorescentes disponíveis comercialmente. Os pesquisadores podem então realizar várias rodadas de imagens, com três ou quatro proteínas diferentes marcadas em cada rodada. Esta marcação de proteínas permite a visualização de muito mais estruturas, porque uma vez que o tecido é expandido, os anticorpos podem passar e marcar proteínas que não conseguiam alcançar anteriormente.

“Abrimos espaço entre as proteínas para que possamos colocar anticorpos em espaços que de outra forma não conseguiríamos. Vimos que poderíamos expandir o tecido, poderíamos diminuir a aglomeração das proteínas e poderíamos criar imagens de muitas, muitas proteínas no mesmo tecido, fazendo várias rodadas de coloração”, explicou o Dr. Pablo Valdes.

Ferramenta de diagnóstico

Para identificar células tumorais agressivas nos gliomas que estudaram, os pesquisadores rotularam a vimentina, uma proteína encontrada em glioblastomas altamente agressivos. Para sua surpresa, eles encontraram muito mais células tumorais que expressam vimentina em gliomas de baixo grau do que haviam sido observadas usando qualquer outro método.

“Isso nos diz algo sobre a biologia desses tumores, especificamente, como alguns deles provavelmente têm uma natureza mais agressiva do que você poderia suspeitar usando técnicas de coloração padrão”, disse o Dr. Pablo Valdes.

Quando pacientes com glioma passam por procedimento cirúrgico, as amostras tumorais são preservadas e analisadas por meio de coloração imuno-histoquímica, que pode revelar certos marcadores de agressividade, incluindo alguns dos marcadores analisados neste estudo.

“Estes são cânceres cerebrais incuráveis, e este tipo de descoberta vai nos permitir descobrir quais as moléculas de câncer a atingir para que possamos conceber melhores tratamentos. [Essa pesquisa] também prova o profundo impacto de ter médicos como nós do Brigham and Women’s interagindo com cientistas como Ed Boyden do MIT para descobrir novas tecnologias que podem melhorar a vida dos pacientes”, concluiu o Dr. Antonio Chiocca, professor de Neurocirurgia na Escola Médica de Harvard e chefe de Neurocirurgia no Brigham and Women’s Hospital.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (em inglês).

Fonte: Anne Trafton, MIT News. Imagem: na imagem de um glioma de baixo grau, o azul claro e o amarelo representam diferentes proteínas associadas a tumores. A cor rosa indica uma proteína usada como marcador para astrócitos e azul escuro mostra a localização dos núcleos celulares. Fonte: Divulgação, MIT.

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