Os cientistas sabem há muito tempo que as mitocôndrias, as “potências” das células, desempenham um papel crucial no metabolismo e na produção de energia das células cancerígenas. No entanto, até agora, pouco se sabia sobre a relação entre a organização estrutural das redes mitocondriais e sua atividade bioenergética funcional ao nível de tumores inteiros.
Em um novo estudo, publicado na Natureza, pesquisadores do UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center usaram tomografia por emissão de pósitrons (PET) em combinação com microscopia eletrônica para gerar mapas tridimensionais de ultra-resolução de redes mitocondriais em tumores pulmonares de camundongos geneticamente modificados. Eles categorizaram os tumores com base na atividade mitocondrial e outros fatores usando uma técnica de inteligência artificial chamada aprendizagem profunda, quantificando a arquitetura mitocondrial em centenas de células e milhares de mitocôndrias em todo o tumor.
Os autores examinaram dois subtipos principais de câncer de pulmão de células não pequenas (NSCLC) – adenocarcinomas e carcinomas de células escamosas e encontraram subpopulações distintas de redes mitocondriais dentro desses tumores. É importante ressaltar que eles descobriram que as mitocôndrias frequentemente se organizam com organelas, como gotículas lipídicas, para criar estruturas subcelulares únicas que suportam o metabolismo das células tumorais e a atividade mitocondrial.
O estudo foi liderado por Mingqi Han, Ph.D., pesquisador de pós-doutorado no laboratório de David Shackelford, Ph.D. O Dr. Shackelford é membro do UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center e Professor Associado de Pulmonar e Medicina Intensiva na Escola de Medicina David Geffen da UCLA.
Os autores antecipam que as populações mitocondriais em amostras de câncer humano não serão mutuamente exclusivas para seus respectivos subtipos de tumor, mas haverá um espectro de atividade.
Os pesquisadores dizem que essas descobertas fornecem informações importantes sobre a função das mitocôndrias nas células cancerígenas e podem levar a novas abordagens para o tratamento do câncer.
“Nosso estudo representa um primeiro passo para gerar mapas tridimensionais altamente detalhados de tumores pulmonares usando modelos de camundongos geneticamente modificados”, disse o Dr. Shackelford. “Usando esses mapas, começamos a criar um atlas estrutural e funcional de tumores pulmonares, o que nos forneceu informações valiosas sobre como as células tumorais organizam estruturalmente sua arquitetura celular em resposta às altas demandas metabólicas do crescimento do tumor. Nossas descobertas prometem informar e melhorar as estratégias de tratamento atuais, ao mesmo tempo em que ilumina novas direções para direcionar o câncer de pulmão.”
“Nosso estudo descobriu uma nova descoberta no fluxo metabólico de tumores pulmonares, revelando que sua preferência por nutrientes pode ser determinada pela compartimentalização de suas mitocôndrias com outras organelas, dependendo da glicose (“açúcar”) ou ácidos graxos livres (“gordura “)”, disse o Dr. Han. “Esta descoberta tem implicações importantes para o desenvolvimento de terapias anticancerígenas eficazes que visam as preferências de nutrientes específicas do tumor. Nossa abordagem de imagem multimodal nos permitiu descobrir esse aspecto anteriormente desconhecido do metabolismo do câncer e acreditamos que ele pode ser aplicado a outros tipos de câncer, abrindo caminho para mais pesquisas nesta área.”