Cientistas da Universidade de Waterloo estão trabalhando em um novo tratamento contra o câncer que utiliza bactérias especialmente projetadas para comer tumores de dentro para fora. A técnica baseia-se em micróbios que prosperam naturalmente num ambiente livre de oxigénio, tornando o interior de muitos tumores sólidos um alvo ideal.
“O esporo bacteriano entra no tumor, encontra um ambiente onde há muitos nutrientes e nenhum oxigênio, o que este organismo gosta, e então ele começa a comer esses nutrientes e começa a crescer em tamanho”, disse o Dr. Mark Aucoin. “Então, agora estamos colonizando esse local central, e as bactérias estão basicamente liberando-o do corpo do tumor.”
No centro desta abordagem está Clostridium sporogenes, uma bactéria comumente encontrada no solo. Ele só pode sobreviver em locais onde não há absolutamente nenhum oxigênio. O núcleo interno de um tumor sólido é composto por células mortas e carece de oxigênio, criando as condições perfeitas para a multiplicação e proliferação desses micróbios.
Superar a barreira do oxigênio
Mas há um desafio. À medida que as bactérias se expandem e atingem a área do tumor exposta a pequenas quantidades de oxigênio, elas começam a morrer antes que o câncer seja completamente erradicado.
Para superar esta limitação, a equipe inseriu um gene de uma bactéria relacionada que é mais tolerante ao oxigênio. Esta mudança permite que os micróbios modificados sobrevivam por mais tempo perto das regiões externas do tumor.
Os pesquisadores precisam encontrar uma maneira de controlar quando essa característica de tolerância ao oxigênio é ativada. Ativá-lo muito cedo pode causar o crescimento de bactérias em áreas ricas em oxigênio, como a corrente sanguínea, o que seria inseguro. Para evitar isso, eles usaram um mecanismo natural de comunicação bacteriana chamado detecção de quorum.
A detecção de quorum depende de sinais químicos liberados por bactérias. À medida que o seu número aumenta, o sinal fica mais forte. Somente depois que bactérias suficientes se acumulam dentro do tumor é que o sinal atinge um nível que ativa genes resistentes ao oxigênio. Este tempo garante que as bactérias ativem seus mecanismos de sobrevivência quando necessário.
Biologia sintética e circuitos de DNA
A equipe mostrou que em um estudo anterior Clostridium esporogenes Pode ser geneticamente modificado para tolerar oxigênio. Numa experiência de acompanhamento, testaram o seu design de detecção de quórum programando bactérias para produzir uma proteína verde fluorescente, para que pudessem confirmar que o sistema foi activado no momento pretendido.
“Usando biologia sintética, construímos algo parecido com um circuito elétrico, mas em vez de fios usamos pedaços de DNA”, disse o Dr. Brian Ingalls, professor de matemática aplicada em Waterloo. “Cada peça tem uma função. Quando bem montadas, formam um sistema que funciona de forma previsível.”
O próximo passo é integrar o gene de tolerância ao oxigênio e o sistema de controle com detecção de quorum em uma bactéria e avaliá-lo contra tumores em ensaios pré-clínicos.
Colaboração impulsionando a inovação no câncer
Esta pesquisa começou sob a supervisão do estudante de doutorado Bahram Zarger e do Dr. Pu Chen, professor emérito de engenharia química em Waterloo. O projeto destaca o foco da universidade na inovação interdisciplinar em saúde, reunindo especialistas em engenharia, matemática e ciências da vida para traduzir descobertas científicas em soluções médicas do mundo real.
A equipe de Waterloo está colaborando com o Centro de Pesquisa em Microbiologia Ambiental (CREM Co Labs), uma empresa de Toronto cofundada pelos Drs. Jargar. Dr. na parceria. Sarah Sadr, ex-aluna de doutorado em Waterloo, foi fundamental no avanço da pesquisa.
