A Física e a Matemática contra o câncer

Todos os anos são gastos bilhões de dólares em pesquisas sobre o câncer, mas infelizmente até agora ainda não houve o que poderíamos chamar de um grande avanço. As drogas usadas nas terapias são extremamente caras, e muitas delas têm pouco ou nenhum benefício clínico. Apesar do grande investimento nesta área, a verdade é que a expectativa de vida para alguém diagnosticado com câncer que já tenha-se espalhado para outras partes do corpo, mudou pouco ao longo de várias décadas. 

Pacientes com leucemia poderão um dia receber um novo tipo de tratamento que utiliza um plasma - um gás de partículas eletricamente carregadas - para matar as células cancerígenas, mantendo as células saudáveis intactas. Fonte [5]

O físico Paul Davies, em um recente artigo da New Scientist [1], nos mostra que há outras maneiras de atacar o problema, usando não só a biologia, mas também a física e a matemática no estudo do comportamento das células cancerosas.

"A história da ciência nos ensina que grandes avanços surgem quando os conceitos fundamentais de uma matéria são revistos."  

No entanto, o fato que torna esta luta tão inglória é que, neste caso ainda existem alguns dificílimos obstáculos: as células cancerosas são muito complexas, e também bastante heterogêneas. Apesar disso, são sobretudo objetos físicos, com propriedades razoavelmente bem conhecidas, tais como tamanho, massa, formato, elasticidade, e potencial elétrico. Além do mais, as células cancerosas contêm bombas, alavancas, polias e outros apetrechos que são muito familiares para os físicos e engenheiros. 

Esquema mostrando a relação de forças envolvidas em um determinado tipo de célula que se desloca com velocidade V no sentido indicado. Fonte: [3]

Precisamos, porém, ficar longe da noção de que se busca uma cura, e pensarmos primeiramente em uma maneira mais eficaz de tentar controlar ou administrar o câncer. Uma vez que ele é diagnosticado, normalmente é muito determinístico em seu comportamento. Os tumores primários raramente são a causa da morte. Quando o cancro se espalha em todo o corpo e outros órgãos, é que as perspectivas do paciente se deterioram acentuadamente. Esta fase é conhecida como metástase.

  

A partir do tumor primário, as células entram através de espaços nas paredes dos vasos sanguíneos, e aí, arrastadas pela corrente, percorrem o sistema circulatório, às vezes individualmente, às vezes, em gangues invasoras.

Ilustração da fase inicial da metástase, chamada "intravasão". As células tutoriais (azuis), em contato com a corrente sanguínea, experimentam forças de cisalhamento que podem ser suficientemente intensas para ultrapassar  as forças de adesão, que as mantêm ligadas ao tumor primário. Uma vez liberadas na corrente sanguínea, elas se tornam as células tumorais circulantes, capazes de transmitir a doença para outros órgãos. Fonte:  [4] 

Uma fração desses migrantes fica atolada em vasos sanguíneos minúsculos chamados vênulas ou, mais espetacularmente, rolam ao longo da parede do vaso e arremessam para fora pequenos ganchos moleculares chamados caderinas. 

Durante este processo, as propriedades físicas e a forma das células podem se alterar bastante. Geralmente, as células cancerosas são deformadas em comparação com as células saudáveis ​​do mesmo tipo, uma transformação que pode afetar a sua mobilidade e aumentar o seu potencial invasivo. As células cancerosas são adeptas da construção de ninhos em tecido estranho, alterando a estrutura e as propriedades físicas da matriz extracelular do órgão anfitrião. Há também indícios de que um tumor primário pode enviar sinais químicos antes do tempo para preparar física e quimicamente o terreno para a posterior colonização.

Nós não precisamos saber os detalhes intricados do interior das células cancerosas para descobrirmos como o seu comportamento global pode ser controlado. É bem conhecido que as células regulam a ação dos genes não apenas como resultado de sinais químicos, mas devido às propriedades físicas do seu micro-ambiente.  

Podem ser detectadas forças, tais como tensões de cisalhamento e também a elasticidade dos tecidos. As células também são sensíveis à temperatura, campo elétrico, pH, e pressão, entre outras grandezas físicas. Todas estas variáveis ​​oferecem oportunidades para intervir e estabilizar as células cancerosas disseminadas. 

Atualmente, os programas de pesquisa do câncer contêm um número muito grande de dados técnicos, mas pouco entendimento. Remodelando a paisagem conceitual, com uma forma de ataque mais ampla, talvez possamos finalmente ver avanços na luta contra uma doença tão temida, e que atinge tantas famílias no planeta.

Fontes:
[1] http://www.newscientist.com/article/mg21728970.200-physics-not-biology-may-be-key-to-beating-cancer.html?cmpid=RSS|NSNS|2012-GLOBAL|physics-math
[2] http://aipadvances.aip.org/about/physics_of_cancer 
[3] http://physics.aps.org/articles/large_image/f2/10.1103/Physics.4.4
[4] http://www.newswise.com/articles/view/592925

[5] http://www.insidescience.org/content/leukemia-killing-plasma-beam-could-offer-new-cancer-treatments/859