Migração de células MDCK em cultura: Uma caracterização quantitativa de matéria ativa viva

Abstract

O estudo da matéria ativa tem atraído grande interesse na atualidade. Em especial, a chamada matéria “ativa viva” vem sendo largamente estudada em razão dos padrões e/ou interações que são responsáveis por orientar e coordenar diversos processos, tais como, a cicatrização de feridas, a formação de tumores, a aglomeração de bactérias/células, entre outros. Todos estes esforços visam compreender tais fenômenos emergentes e auto-organizados que poderão ser usados na prevenção e no combate de diversos males, no desenvolvimento de novos materiais, processos de produção de energia e transporte de ma- téria.O presente projeto de pesquisa teve como objetivo caracterizar quantitativamente a migração coletiva de células MDCK in vitro. Ele foi dividido em duas frentes de trabalho: a primeira consistiu em produzir e estudar amostras de células MDCK cultivadas com diversas densidades. A segunda frente de trabalho consistiu em simular alguns modelos teóricos, como o proposto por Vicsek et al. [1] e algumas de suas variações, afim de com- preender alguns dos resultados obtidos experimentalmente. A partir deste trabalho foi possível mostrar que células MDCK em cultura podem exibir uma caminhada anômala, levando a um regime de difusão que passa por estágio subdifusivos e superdifusivos, em alguns casos esta mudança ocorria em mais de uma vez. Além disso, podemos observar que em algumas densidades as velocidades das células só se correlacionam para pequenas distâncias, uma vez que elas tendem a formar aglomerados com poucas células, em sua grande maioria duas células. A partir de modelos simples foi possível obter alguns resultados semelhantes aos experimentais, como por exemplo, uma distribuição de velocidade tipo q-weibull, com correlação de velocidade somente entre vizinhos próximos.

The study of active matter has attracted great interest in the present time. In particular, the so-called “living active” matter has been widely studied because of the patterns and/or interactions that are responsible for guiding and coordinating various processes, such as wound healing, tumor formation and aggregation of bacteria/cells, among others. All these efforts are aimed at understanding such emerging and self-organized phenomena that can be used in the prevention and combat of various pathologies, in the development of new materials or processes of energy production and transport of matter.The present research project aimed to quantitatively characterize the collective migration of in vitro MDCK cells. It was divided into two work fronts: the first consisted of producing and studying samples of MDCK cells cultured at various densities. The second work front was to simulate some theoretical models, such as that proposed by Vicsek et al. [1], and some of its variations, to understand part of the results obtained experimentally.From this work was possible to show that MDCK cells in culture can exhibit an anomalous motility, leading to a diffusion regime that undergoes subdifusive and superdiffusive stages and that in some cases, inter changed between then more than once. Furthermore, we can observe that in some densities the cell velocities only correlate to small distances, since they tend to form agglomerates with few cells, mostly two cells. From simple models it was possible to obtain some results similar to the experimental ones. For example, q-Weibull speed distributions, with velocity correlations only between close neighbors were generated.