Como nanoagulhas ajudam a entender o comportamento de tumores cerebrais de forma contínua?

A biologia espacial, área que investiga como células e moléculas estão organizadas dentro dos organismos, tem contribuído para uma melhor compreensão de processos como o desenvolvimento, a regeneração e a progressão de doenças. No entanto, ela costuma depender de métodos que danificam os tecidos analisados, o que dificulta seu uso em amostras únicas ou em estudos com tecidos vivos de difícil acesso para coleta de amostras.

Um bom exemplo dessa limitação aparece no estudo do glioma humano – um grupo de tumores cerebrais que afetam as células da glia, responsáveis por dar suporte aos neurônios e garantir um bom funcionamento do sistema nervoso. Esses tumores alteram o metabolismo das gorduras no corpo para fortalecer as membranas celulares e sustentar o crescimento descontrolado das células, o que afeta os níveis de lipídios (gorduras) na corrente sanguínea. Como essas alterações fornecem pistas importantes para o diagnóstico e o tratamento, analisar a distribuição e a quantidade de gorduras no organismo ao longo do tempo se torna uma estratégia promissora. Por isso, os gliomas são considerados um modelo ideal para estudos sobre a dinâmica dos lipídios em tecidos vivos.

Para resolver as limitações dos métodos tradicionais, pesquisadores têm utilizado nanoprobes verticais, como nanoagulhas, que oferecem uma inovação importante ao permitir a análise do tecido ao longo do tempo, sem danificá-lo. As nanoagulhas de silício poroso, em especial, interagem com os tecidos sem causar toxicidade e conseguem mapear marcadores biológicos em alta resolução, captando as diferenças entre as células com grande precisão. Além disso, ao serem combinadas com a espectrometria de massas — uma técnica capaz de identificar a composição química das amostras —, essas nanoagulhas ajudam a produzir mapas detalhados do tecido, com alta sensibilidade e mínima interferência nos resultados.

Com o uso dessas nanoagulhas, é possível criar sucessivas “réplicas moleculares” do tecido cerebral — impressões não destrutivas que preservam as principais características estruturais e químicas da área analisada. Esses dados se mostram muito próximos dos obtidos diretamente no tecido original. A Figura 1 ilustra como é feito o processo experimental utilizando nanoagulhas para análise de gliomas. O processo começa com a coleta de cérebros de camundongos e biópsias de glioma humano (1). Essas amostras são impressas com nanoagulhas (2), gerando réplicas moleculares (3) que passam por análise usando DESI-MSI (4). A repetição desse procedimento na mesma amostra ao longo do tempo permite acompanhar a evolução de seu perfil metabólico (5). Também é possível preparar seções de tecido próximas à réplica molecular (6) para obter referências moleculares e morfológicas (7). A análise dos dados obtidos pelo DESI-MSI (8) revela a distribuição de lipídios importantes para mapear a composição do tecido (9), identificar diferentes regiões, como matéria branca, matéria cinzenta e tipos variados de lesões (10), e avaliar a similaridade e o grau do tecido com base nas biópsias (11). Por fim, a análise ao longo do tempo permite entender melhor como o tecido responde ao tratamento (12).

Adicionalmente, a análise dos lipídios feita em diferentes regiões do cérebro com glioma revelou que essas substâncias sofrem mudanças específicas ao longo do tempo, especialmente em resposta à quimioterapia. Isso reforça o potencial da técnica como uma ferramenta pouco invasiva e altamente informativa para acompanhar a evolução da doença e avaliar a eficácia dos tratamentos.

Para saber mais, acesse:
Gu, C., Martella, D.A., Rose, L.A. et al. Nanoneedles enable spatiotemporal lipidomics of living tissues. Nature Nanotechnology (2025). https://doi.org/10.1038/s41565-025-01955-8