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Física e matemática ajudam a compreender crescimento de novos vasos sanguíneos

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Quando se formam novos órgãos durante o desenvolvimento embrionário, quando uma ferida cicatriza, ou ainda durante uma reação inflamatória, formam-se novos vasos sanguíneos a partir dos que já existem. Os novos vasos fornecem oxigénio e nutrientes às células, assegurando assim a sua sobrevivência. Este processo, conhecido como angiogénese, também ocorre nas fases iniciais ou de progressão de mais de 50 doenças, onde se incluem o cancro, a artrite reumatoide e a diabetes. De facto, em muitos casos, a angiogénese é um passo fundamental na transição de tumores benignos para situações malignas. Compreender o processo, e desenvolver fármacos inibidores da angiogénese tornaram-se, consequentemente, áreas importantes da investigação e terapia em oncologia.    

Agora, uma equipa de investigadores da Universidade de Coimbra e da Universidade de Granada (Espanha), recorreram à física e à matemática para explicar o mecanismo pelo qual as células nos vasos nascentes se deslocam, proliferam e reorganizam. Os seus resultados abrem caminho a uma nova abordagem para bloquear o crescimento de novos vasos sanguíneos, recorrendo a alterações nas propriedades físicas das células e dos tecidos.

Ao simular o crescimento de novos vasos sanguíneos em diferentes condições físicas (por exemplo, rigidez do meio envolvente) e químicas (de concentração da proteína VEGF, que estimula a angiogénese), os investigadores concluíram que nos vasos nascentes, a célula no topo cria uma tensão que se alastra às células na retaguarda. Esta tensão cria uma força ou espaço vazio atrás da célula de topo, despoletando a proliferação de novas células. Estas ocupam o espaço atrás da célula topo, a tensão diminui, e o processo recomeça.

Rui Travasso, investigador do departamento de Física da Universidade de Coimbra, que coordenou o estudo, salienta o caráter multidisciplinar da equipa, constituída por físicos, engenheiros biomédicos, médicos e biólogos, “Este modelo computacional, foi desenvolvido a partir de experiências realizadas por grupos da Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra, e demonstrou pela primeira vez como a proliferação das células que compõem os vasos sanguíneos tem de depender da tensão mecânica a que está sujeito o novo vaso durante o seu crescimento, e também da concentração de VEGF, para assegurar a funcionalidade dos novos vasos.”

O estudo foi publicado na revista científica de acesso aberto PLoS Computational Biology, tendo sido escolhido para a capa da edição. 

(Créditos imagem: Universidade de Coimbra)