Pesquisadores criam modelo computacional para compreender o crescimento de tumores
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Título para divulgação do texto
Pesquisadores criam modelo computacional para compreender o crescimento de tumores
Título original da pesquisa
Modelagem Computacional sobre Crescimento Tumoral
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Autores do texto original
Fonte(s) Financiadora(s)
Resumo
O estudo propôs e desenvolveu o modelo computacional para entender como cresce os tumores e sua relação com a malignidade.
Tipo
Projeto de pesquisa
O que é a pesquisa?
Um tumor é o resultado de um processo de divisões celulares sem controle do organismo a partir de uma célula inicial que sofreu mutações.
Estas células formam uma massa que pode assumir diversas formas (morfologias) relacionadas ao caráter do tumor, podendo ser benigno ou maligno.
A modelagem da morfologia e do crescimento tumoral é uma tarefa complexa pela quantidade de variáveis envolvidas. Para lidar com esta enorme quantidade de informação são necessárias técnicas especiais, como a simulação computacional.
A vantagem da simulação computacional é que ela torna possível analisar a influência de cada fator isoladamente, o que nem sempre é possível de observar ou compreender num processo real.
Assim, pesquisadores do Laboratório de Bioinformática e Biologia Computacional do Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas da Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS, RS) decidiram investigar a morfologia do crescimento tumoral através do uso de simulações computacionais.
Na pesquisa foi desenvolvida uma simulação para investigar a importância da competição de dois mecanismos que influenciam a forma dos tumores: a adesão celular e a rigidez do tecido celular no qual o tumor surge, chamado de tecido hospedeiro.
Os principais resultados das simulações mostram que quando a rigidez do tecido hospedeiro é baixa, o tumor cresce empurrando o tecido envolvente e mantendo uma forma circular. Quando a rigidez é alta, o tumor desenvolve protuberâncias que infiltram no tecido hospedeiro. A adesão entre as células também afeta a forma do tumor. A simulação mostra que em função da adesão o tumor pode desenvolver outras formas.
Assim, o principal objetivo do desenvolvimento do modelo computacional criado nesta pesquisa é contribuir para o entendimento da forma dos tumores e sua relação com a malignidade.
As informações geradas poderão ser usadas na busca por drogas que atuem contra a diminuição da adesão celular em tumores e que, em ultima análise, evitem que o tumor se torne maligno.
Estas células formam uma massa que pode assumir diversas formas (morfologias) relacionadas ao caráter do tumor, podendo ser benigno ou maligno.
A modelagem da morfologia e do crescimento tumoral é uma tarefa complexa pela quantidade de variáveis envolvidas. Para lidar com esta enorme quantidade de informação são necessárias técnicas especiais, como a simulação computacional.
A vantagem da simulação computacional é que ela torna possível analisar a influência de cada fator isoladamente, o que nem sempre é possível de observar ou compreender num processo real.
Assim, pesquisadores do Laboratório de Bioinformática e Biologia Computacional do Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas da Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS, RS) decidiram investigar a morfologia do crescimento tumoral através do uso de simulações computacionais.
Na pesquisa foi desenvolvida uma simulação para investigar a importância da competição de dois mecanismos que influenciam a forma dos tumores: a adesão celular e a rigidez do tecido celular no qual o tumor surge, chamado de tecido hospedeiro.
Os principais resultados das simulações mostram que quando a rigidez do tecido hospedeiro é baixa, o tumor cresce empurrando o tecido envolvente e mantendo uma forma circular. Quando a rigidez é alta, o tumor desenvolve protuberâncias que infiltram no tecido hospedeiro. A adesão entre as células também afeta a forma do tumor. A simulação mostra que em função da adesão o tumor pode desenvolver outras formas.
Assim, o principal objetivo do desenvolvimento do modelo computacional criado nesta pesquisa é contribuir para o entendimento da forma dos tumores e sua relação com a malignidade.
As informações geradas poderão ser usadas na busca por drogas que atuem contra a diminuição da adesão celular em tumores e que, em ultima análise, evitem que o tumor se torne maligno.
Como é feita a pesquisa?
Para criar o modelo computacional que reproduz, num computador, o comportamento de um tumor, os pesquisadores partem da informação de que há três tipos de força de adesão entre as células: a força de adesão entre células normais, a força de adesão entre as células tumorais e a força de adesão entre células tumorais e normais.
Para estudar a influência do meio em que o tumor se desenvolve sobre sua morfologia (sua forma), o sistema introduz (isto é, simula) uma propriedade física associada à resistência que o tecido impõe ao crescimento tumoral: a rigidez.
A rigidez é simulada por uma resistência das células normais, empurradas pelo tumor que cresce. Isto controla a extensão que as células normais se deslocam como conseqüência da pressão imposta pelo crescimento do tumor no modelo computacional.
A simulação da ação dessas forças gera uma diversidade de morfologias tumorais (formas de tumor), que mudam conforme variam os valores - inseridos em cada simulação - para a rigidez e as forças de adesão celular.
Nas simulações da pesquisa a atividade das células é representada, no computador, pela interação entre partículas. O movimento destas "células" virtuais resulta do equilíbrio da interação entre as forças que atuam nelas.
A simulação inicia com uma única célula tumoral inserida no interior de um tecido de células normais. Esta célula tumoral inicial e suas descendentes têm uma taxa de divisão muito maior que as células normais. Devido a essa alta taxa de divisão celular o número de células tumorais cresce.
Conforme as células interagem na simulação, por ação das forças de adesão celular e rigidez, a força "líquida" em cada célula desloca-as dando forma ao "tumor" resultante. No final, é apresentada uma visualização do tecido celular.
Por simplicidade o sistema ainda não leva em consideração (isto é, não simula) a morte celular, com a conseqüente formação de camadas necróticas (camadas de células mortas). Porém, esta fase já está prevista, na continuidade da pesquisa.
Para estudar a influência do meio em que o tumor se desenvolve sobre sua morfologia (sua forma), o sistema introduz (isto é, simula) uma propriedade física associada à resistência que o tecido impõe ao crescimento tumoral: a rigidez.
A rigidez é simulada por uma resistência das células normais, empurradas pelo tumor que cresce. Isto controla a extensão que as células normais se deslocam como conseqüência da pressão imposta pelo crescimento do tumor no modelo computacional.
A simulação da ação dessas forças gera uma diversidade de morfologias tumorais (formas de tumor), que mudam conforme variam os valores - inseridos em cada simulação - para a rigidez e as forças de adesão celular.
Nas simulações da pesquisa a atividade das células é representada, no computador, pela interação entre partículas. O movimento destas "células" virtuais resulta do equilíbrio da interação entre as forças que atuam nelas.
A simulação inicia com uma única célula tumoral inserida no interior de um tecido de células normais. Esta célula tumoral inicial e suas descendentes têm uma taxa de divisão muito maior que as células normais. Devido a essa alta taxa de divisão celular o número de células tumorais cresce.
Conforme as células interagem na simulação, por ação das forças de adesão celular e rigidez, a força "líquida" em cada célula desloca-as dando forma ao "tumor" resultante. No final, é apresentada uma visualização do tecido celular.
Por simplicidade o sistema ainda não leva em consideração (isto é, não simula) a morte celular, com a conseqüente formação de camadas necróticas (camadas de células mortas). Porém, esta fase já está prevista, na continuidade da pesquisa.
Qual a importância da pesquisa?
A simulação da competição entre a adesão celular e a rigidez do tecido hospedeiro gera diversas morfologias de tumores. As mais significativas são as formas filamentares e com protuberâncias.
O conjunto total de mecanismos envolvidos na morfologia tumoral não está identificado pela ciência, entretanto o modelo presente propõe um novo e importante mecanismo que influencia a morfologia tumoral: a rigidez do tecido hospedeiro.
Em suma, a relevância deste estudo reside na possibilidade de explicar como mudanças na adesão celular e na rigidez do tecido hospedeiro podem explicar a morfologia típica de alguns tumores malignos.
O conjunto total de mecanismos envolvidos na morfologia tumoral não está identificado pela ciência, entretanto o modelo presente propõe um novo e importante mecanismo que influencia a morfologia tumoral: a rigidez do tecido hospedeiro.
Em suma, a relevância deste estudo reside na possibilidade de explicar como mudanças na adesão celular e na rigidez do tecido hospedeiro podem explicar a morfologia típica de alguns tumores malignos.
Área do Conhecimento
Ciências da Saúde
Palavras-chave – Entre 3 a 5 palavras
Portuguesa
Modelo
Portuguesa
Computação
Portuguesa
Comportamento
ODS
ODS 3: Saúde e Bem-Estar
ODS 9: Indústria, Inovação e Infraestrutura
Referência da Pesquisa Original
ÁVILA, Leôni Flores de et al. Modelagem Computacional sobre Crescimento Tumoral. 2003.
Link da pesquisa original
Material Complementar
Simulação do Crescimento de Tumores, de A. N. dos Reis, Editora Unisinos, São Leopoldo, RS, 2002
Data da publicação do texto de divulgação
September 30, 2003