Análise da difusão celular em linhagens com potencial metastático

Abstract

Câncer é a segunda maior causa de morte atualmente, perdendo apenas para doenças cardiovasculares. A maior parte dos pacientes que vem a óbito decorrente de algum tipo de câncer apresentou metástase de um ou mais tumores primários. Dessa forma, estudar o pro-cesso que leva à metástase e que decorre dele é essencial para que se possa aumentar o índice de cura desses pacientes. Para que ocorra metástase, as células cancerosas devem passar pela Transição Epitélio-Mesenquimal (EMT, do inglês Epithelial-Mesenquimal Transition), a qual confere mobilidade às células, de modo que possam migrar para novos sítios, invadir outros tecidos e estabelecer focos de tumor secundários. Para poder caracterizar a invasividade de linhagens celulares, vários estudos foram pro-postos, com o intuito de correlacionar a 'mesenquimalidade' (e consequente capacidade de entrar em metástase) dessas linhagens. O objetivo desse trabalho é propor uma caracterização de linhagens celulares a partir da difusividade, dimensão fractal e do processo de agregação apresentadas por culturas de células in vitro, para então correlacionar essas medidas com o perfil mesenquimal (previamente descrita na literatura) de cada linhagem. A linhagem celular escolhida foi a MCF7 (câncer de mama de Homo sapiens), que tem capacidade de invasão moderada e crescimento normal. As células foram cultivadas em meio DMEM Low-Glucose, suplementadas com soro fetal bovino a 10% e antibiótico (Ampicilina e Streptomicina) a 1% e foram mantidas em estufa a 37°C a 5% de CO2. Para a aquisição de ima-gens, foi adicionado ao meio de cultura HEPES 20mM para que o meio se mantivesse tampo-nado. As imagens foram obtidas durante intervalos de tempo que variaram de 20 a 70 horas, com as objetivas de 10x e 20x. A aquisição de imagens foi feita por microscópio óptico inverti-do e pelo programa QCapture Pro. O processamento de imagens foi feito pelo programa Ima-geJ. As células apresentaram-se não como um sistema difusivo, mas como um sistema onde as células apresentam um movimento direcionado, acelerado não uniformemente, dentro dos intervalos de tempo observados. Os agregados formados se fusionaram com o passar do tem-po, com a tendência de formar agregados cada vez maiores e em menor número. Por fim, a-gregados de células com variação gradual de tamanho mostraram-se mais fractais que outros, sendo que imagens contendo agregados muito desiguais apresentaram dimensão fractal me-nor. Analisando os resultados obtidos, a explicação é focada na complexidade das culturas, além da heterogeneidade entre as células. O ensaio provou ser válido para indicar o perfil me-senquimal de uma linhagem, entretanto mais experimentos em condições iguais, assim como em condições diferentes devam ser feitos para uma validação adequada.

Currently, cancer is the second major cause of death, second only to cardiovascular dis-eases. The majority of patients which die due to some kind of cancer presented metastasis of one or more primary tumours. Regarding this, understanding the leading process to metastasis is essential. For metastasis to occur, cancer cells must go through Epithelial-Mesenchymal Transition (EMT), which grants mobility to the cells, which renders possible migration, tissue invasion, and the eventual establishment of secondary tumor foci. To characterize the invasiveness of cell lines, several methods have been proposed to correlate mesenchymal phenotype with metastasis. The present work proposes a characteri-zation of cell lines based on the cell diffusivity, fractal dimension and clustering coefficient presented by in vitro cell culture, aiming at the correlation with the mesenchymal phenotype (previously described in literature) of each cell line. The chosen cell line was MCF7 (breast cancer, Homo sapiens), which is moderately inva-sive and presents normal growth. The cells have been cultured in medium DMEM Low-Glucose, supplemented with 10 % Bovine Calf Serum and 1% antibiotics (Ampicillin and Streptomicyn), and incubated at 37°C and 5% CO2. For image acquisition purposes, it was add-ed to the medium HEPES 20 mM. The images were obtained by inverse optical microscope with the objectives of 10x and 20x, at time intervals of one and three minutes, varying from 20 up to 70 hours. Image acquisition was performed with the software QCapture Pro. Image pro-cessing was performed using the software ImageJ. The cells weren’t presented as a diffusive system, but as a system, where the cells move with uniform acceleration, during the observed time intervals. The clusters have merged as time passes, tending to form larger clusters, in a smaller number. Concluding, systems with cellular clusters varying more in size have a smaller fractal dimension. When analyzing the results, most of the explanation focus on complexity of the cultures, besides the heterogeneity among cells. The assay has proven to be valid to indicate the mesenchymal profile of a cell line, however more experiments in equal conditions as well as varying conditions as different substrates and cell lines must be performed.