Nova ultrassonografia revela como o glioblastoma constrói o seu ninho no cérebro de um rato

Ao mudar-se para um lugar novo, é natural que uma das primeiras coisas que faça seja criar um ninho acolhedor: um espaço só seu, organizado exatamente como deseja.

Ao que parece, o cancro consegue fazer algo assustadoramente semelhante.

À medida que cresce, um tumor modifica o ambiente à sua volta para responder às suas necessidades: afasta tecidos, remodela vasos sanguíneos e apropria-se de funções do organismo para garantir a sua sobrevivência e expansão.

Uma equipa de cientistas desenvolveu agora uma nova técnica de ultrassonografia que permite observar esse processo de instalação, enquanto um tumor mortal se aloja nas profundezas do cérebro de um rato.

O tumor é um glioblastoma e a forma como constrói o seu ninho poderá dar pistas sobre como combatê-lo.

«A capacidade da nossa plataforma para captar as três dimensões da progressão tumoral in vivo, em animais acordados, representa um avanço importante no estudo de processos neuro-oncológicos com precisão espaciotemporal e no desenvolvimento de tratamentos melhorados», escreve, num artigo publicado na iScience, uma equipa liderada pelo engenheiro químico Mikhail Shapiro, do Caltech.

Porque é tão difícil estudar o glioblastoma

Nenhum tipo de cancro é bom, mas alguns são particularmente agressivos. Entre os piores encontra-se um grupo chamado gliomas: tumores normalmente malignos que surgem a partir de células gliais, ou dos seus precursores, no cérebro ou na medula espinal.

A forma mais grave é o glioblastoma, cuja taxa de sobrevivência aos 5 anos é de apenas 5 a 7 por cento.

Uma das razões pelas quais os gliomas são tão difíceis de tratar é a sua capacidade de se apropriarem de funções cerebrais essenciais. Para sobreviverem, entrelaçam-se de forma indissociável com os tecidos saudáveis e os vasos sanguíneos circundantes.

Perceber como este processo decorre também é complicado. O cérebro é um órgão extremamente complexo e organizado, pelo que os cientistas não podem simplesmente explorá-lo para ver como funciona. Mesmo em modelos animais, essa intervenção pode causar danos que alteram precisamente aquilo que se pretende observar.

Existem tecnologias de imagiologia não invasiva que permitem espreitar o interior do cérebro vivo, mas também elas têm limitações.

A ressonância magnética, por exemplo, consegue produzir imagens de todo o cérebro e acompanhar tanto os tumores como os vasos sanguíneos. No entanto, não é bem adequada ao estudo da função cerebral em animais acordados e em comportamento. A imagiologia ótica oferece um detalhe excecional, mas não consegue penetrar muito profundamente no cérebro.

Além disso, nenhuma técnica isolada mostra aos cientistas tudo o que precisam de observar ao mesmo tempo.

«É crucial notar», escrevem os investigadores, «que nenhuma modalidade existente capta em conjunto o crescimento tumoral, a remodelação vascular e os correlatos hemodinâmicos da atividade neuronal numa única aquisição com corregisto, a uma resolução espacial e profundidade comparáveis.»

Uma técnica de ultrassonografia para acompanhar o tumor

A equipa decidiu, por isso, combinar três técnicas numa só abordagem de ultrassonografia, capaz de captar mais aspetos da evolução do glioblastoma do que as tentativas anteriores.

O primeiro obstáculo consistia em fazer com que o glioblastoma se distinguisse do tecido cerebral envolvente nas imagens de ultrassonografia.

A solução passou por um engenhoso recurso de engenharia biológica. Algumas bactérias produzem naturalmente pequenas bolhas de gás chamadas vesículas gasosas. Os investigadores cultivaram células humanas de glioblastoma e modificaram-nas com os genes bacterianos responsáveis por essa capacidade efervescente.

Em seguida, inseriram as células de glioblastoma num fantoma de hidrogel: essencialmente, um meio com uma consistência semelhante à dos tecidos, que lhes permitiu testar se as bolhas ajudavam o material tumoral a destacar-se na ultrassonografia.

Esse objetivo foi alcançado. Restava colocá-lo num cérebro. Igor, traz os ratos.

Para testar o sistema em cérebros vivos, os investigadores implantaram as células humanas de glioblastoma modificadas no tálamo esquerdo de três ratos.

Ao longo de 11 dias, a equipa recorreu repetidamente à ultrassonografia trimodal para observar os tumores enquanto se instalavam e cresciam.

Um dos modos usava as vesículas gasosas para revelar o próprio tumor. Outro acompanhava as alterações do volume sanguíneo associadas à atividade cerebral. O terceiro recorria a pequenas bolhas injetadas na corrente sanguínea para mapear, com um detalhe extraordinário, a rede de vasos em redor do tumor.

E, de forma notável, a técnica pareceu funcionar.

Como o glioblastoma alterou o cérebro dos ratos

Os ratos foram submetidos a exames de ultrassonografia enquanto estavam acordados e podiam movimentar-se sobre uma plataforma almofadada. As cabeças eram mantidas na mesma posição para reduzir ao mínimo os movimentos.

À medida que cada tumor crescia e se expandia, os investigadores conseguiram acompanhar a forma como este empurrava literalmente para fora da sua posição o núcleo geniculado lateral (NGL) próximo, responsável pelo processamento de informação visual.

Ao mesmo tempo, o aumento do fluxo sanguíneo que normalmente acompanha a atividade no NGL quando o rato vê algo diminuiu nesse lado. Contudo, a redução só foi estatisticamente significativa num dos ratos; noutro, verificou-se de ambos os lados.

Depois, o tumor reorganizou a rede de vasos. As imagens vasculares, obtidas sob anestesia, mostraram que os vasos sanguíneos eram deslocados e reorganizados em torno do tumor em crescimento.

No único rato com um conjunto completo de dados, o sangue também circulava mais lentamente pelos vasos à volta do tumor, havendo indícios de que alguns estavam a estreitar-se ou a ficar obstruídos.

O tumor parecia ainda desenvolver o seu próprio pequeno microcosmo, escondido no interior do cérebro.

Enquanto o volume de sangue no tecido cerebral circundante subia e descia segundo padrões coordenados, o tumor mantinha um ritmo próprio, aparentemente sem relação com o que acontecia à sua volta.

Nesta fase, porém, ainda não é possível dizer com exatidão o que estava a fazer ou porquê.

O objetivo da investigação era testar se a técnica conseguia acompanhar, em detalhe, as alterações do glioblastoma em ratos vivos e acordados.

Será necessário investigar mais para determinar o significado dessas alterações e perceber se continuam a verificar-se num número mais alargado de indivíduos.

Há limitações importantes a ter em conta. Esta experiência foi uma prova de conceito com apenas três ratos e utilizou um modelo de glioblastoma que não reproduz toda a complexidade desordenada do cancro tal como surge nos seres humanos.

O próximo passo será testar a técnica num maior número de animais e em modelos mais realistas de cancro cerebral, para verificar se os padrões invulgares observados pelos investigadores se mantêm.

Em trabalhos futuros, a técnica poderá também ser usada para observar o que acontece quando é introduzido um tratamento: não apenas se o tumor diminui, mas também como respondem o cérebro e os vasos sanguíneos que com ele se entrelaçam.

A longo prazo, os investigadores esperam que observar o glioblastoma a construir o seu ninho lhes mostre como desmantelá-lo, um ramo maligno de cada vez.

A investigação foi publicada na iScience.

Este artigo foi verificado e editado por Rebecca Dyer. Embora nos orgulhemos do nosso processo, somos apenas humanos. Se detetar um erro, informe-nos.