Como os médicos podem destruir as células cancerígenas sem danificar os tecidos saudáveis? Esta questão é um dos maiores desafios da oncologia moderna. Investigadores da Universidade de Genebra (UNIGE) desenvolveram agora um sistema “inteligente” feito de cadeias sintéticas de ADN que pode detectar células cancerígenas com notável precisão e libertar medicamentos poderosos apenas quando são necessários. Além do tratamento do cancro, esta abordagem aponta para o futuro da medicina programável e responsiva. O resultado é exibido Biotecnologia da Natureza.
As terapias direcionadas já remodelaram o tratamento do cancro, direcionando os medicamentos diretamente para os tumores, ajudando a reduzir a perda de células saudáveis e atenuando os graves efeitos secundários associados à quimioterapia. Uma das estratégias mais bem sucedidas são os conjugados anticorpo-droga (ADCs), que utilizam anticorpos monoclonais para administrar o tratamento diretamente às células cancerígenas.
No entanto, os ADCs ainda apresentam desvantagens. Seu tamanho relativamente grande pode limitar a capacidade de penetração nos tumores e eles só podem transportar uma quantidade limitada de medicamentos. Estes desafios levaram os cientistas a explorar novas formas de administrar terapias de forma mais eficaz.
A entrega de medicamentos baseada em DNA oferece novas vantagens
Para superar estas limitações, a equipa da UNIGE concebeu um sistema baseado em cadeias curtas de ADN. Como essas moléculas são muito menores que os anticorpos, elas podem se mover mais facilmente através do tecido tumoral. Eles podem ser projetados para transportar vários componentes, aumentando sua funcionalidade potencial
Um sistema de “duas chaves” para ativação precisa de medicamentos
O novo método baseia-se em várias cadeias de DNA separadas, cada uma com uma função específica. Alguns fios contêm ligantes que reconhecem marcadores de câncer, enquanto outros carregam uma droga tóxica.
Quando dois marcadores cancerígenos distintos estão presentes numa célula, os elementos de ADN ligam-se a eles e montam-se nesse local exato. Isto desencadeia uma reação em cadeia que cria mais estruturas de DNA no local, aumentando a quantidade de entrega do medicamento. O processo funciona como a autenticação de dois fatores em sites bancários. Ambos os marcadores devem ser detectados antes da ativação. Se faltar um, a reação não começa e o medicamento permanece inativo.
Os resultados do laboratório mostram alta seletividade e potência
Em testes de laboratório, o sistema identificou com sucesso células cancerígenas com combinações específicas de proteínas de superfície e administrou-lhes medicamentos poderosos diretamente. As células saudáveis próximas não foram afetadas.
Os pesquisadores também demonstraram que vários medicamentos podem ser administrados simultaneamente usando este método. Isso pode ser importante para a prevenção ou prevenção, um problema comum no tratamento do câncer.
“Isto pode marcar um passo importante na evolução da medicina com a introdução de um sistema de medicamentos auto-operacional. Até agora, os computadores e a IA ajudaram-nos a conceber novos medicamentos. A novidade aqui é que o próprio medicamento, de uma forma simples, pode ‘calcular’ e responder de forma inteligente aos sinais biológicos”, explica na íntegra Nicholas Winsinger, do Departamento de Pró-Organismos da Escola. Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências da UNIGE, e último autor do estudo.
Drogas que agem como “computadores”.
O sistema funciona usando a mesma lógica básica encontrada na computação. Como os computadores dependem de operações como “e”, “ou” e “não”, esta tecnologia aplica regras semelhantes no nível molecular. Neste caso, uma porta lógica “AND” garante que o medicamento seja ativado apenas quando ambos os marcadores de câncer estiverem presentes, tornando o tratamento altamente seletivo.
Rumo a medicamentos “inteligentes” programáveis
No futuro, os investigadores esperam expandir este conceito adicionando funções lógicas mais complexas. Isto poderia levar a medicamentos que se comportassem como sistemas programáveis, capazes de tomar decisões mais avançadas dentro do corpo.
Esses tratamentos podem ser adaptados à biologia única de cada paciente, melhorando a eficácia e minimizando os efeitos colaterais. Em vez de substituir os médicos, estes sistemas são concebidos para aumentar a precisão e o controlo da terapia, abrindo novas possibilidades para a medicina personalizada e remodelando a forma como as doenças são tratadas.
A pesquisa foi apoiada pela Swiss National Science Foundation e baseia-se em trabalhos anteriores do Programa de Biologia Química do NCCR.
