Pesquisadores da Stanford Medicine desenvolveram uma molécula de duas partes que transforma um fator-chave do linfoma de células B contra as células cancerígenas que dele dependem. Em camundongos, o tratamento com o composto experimental duas vezes ao dia fez com que os tumores agressivos de linfoma desaparecessem em 11 dias.
Este trabalho se baseia em uma estratégia que a equipe de pesquisa vem desenvolvendo há anos. Em vez de desligar uma proteína promotora do cancro, os cientistas conceberam uma pequena molécula que a liga a outra proteína capaz de activar o programa de morte incorporado na célula. Os pesquisadores acreditam que esse tipo de religação molecular pode eventualmente se aplicar além do linfoma a outros tipos de câncer, incluindo algumas doenças autoimunes.
“Estamos essencialmente tentando combater o câncer pela sua causa – pegando a força motriz do câncer e depois reprogramando-a para ativar mecanismos de morte celular”, disse Gerald Crabtree, MD, Professor David Korn em Patologia e Professor de Biologia do Desenvolvimento.
Crabtree compartilha a autoria sênior do estudo, que foi publicado em sala, com Nathanael Gray, PhD, Professor da Família Krishnan-Shah e Professor de Química e Biologia de Sistemas; Stephen Hinshaw, PhD, professor assistente de fisiologia molecular e celular; e Michael Green, PhD, diretor de pesquisa translacional e laboratorial, linfoma/mieloma, no MD Anderson Cancer Center. A estudante de pós-graduação Meredith Nix e o bolsista de pós-doutorado Sai Gaurishankar, PhD, são os principais autores da pesquisa.
Como o BCL6 ajuda as células do linfoma a sobreviver
O linfoma difuso de grandes células B é a forma mais comum de linfoma não-Hodgkin, um tipo de câncer no sangue. Em muitos casos, a doença é causada por uma proteína chamada BCL6.
Em células imunológicas saudáveis, o BCL6 liga-se ao DNA e desliga temporariamente genes que normalmente interrompem o crescimento celular ou iniciam a morte celular. Essa supressão temporária dá às células imunológicas tempo para se multiplicarem durante uma resposta imunológica.
Depois que a ameaça imunológica passa, outras proteínas modificam o BCL6 para que ele não consiga mais silenciar esses genes. O excesso de células imunológicas pode morrer por apoptose, que é uma forma controlada de morte celular programada que permite ao corpo remover células desnecessárias, danificadas ou cancerosas sem causar inflamação ou danificar os tecidos próximos.
Os problemas surgem quando o BCL6 está permanentemente ativado. Nas células do linfoma, a proteína pode ficar presa no estado “ligado”, reprimindo continuamente os genes relacionados à morte e permitindo que as células malignas continuem a crescer.
Crabtree, Gray e seus colegas queriam fazer mais do que apenas acabar com essa opressão. O objetivo deles era levar esses mesmos genes de morte celular a um estado altamente ativo. Para conseguir isso, eles recorreram a uma técnica chamada proximidade induzida quimicamente, que usa conexões químicas para reunir moléculas que normalmente interagem apenas ocasionalmente.
Uma molécula bilateral reativa proteínas do câncer
Os pesquisadores criaram uma molécula chamada TCIP3 que atua como uma chave bidirecional.
“Um lado está vinculado a Bcl6”, explicou Nix. “O outro lado se liga a uma das duas proteínas chamadas P300 e CBP que adicionam marcadores químicos chamados marcas de acetila nas proteínas próximas”.
Quando um marcador de acetila é adicionado ao Bcl6, a proteína perde sua capacidade de reprimir genes de morte celular a jusante. O P300 e o CBP também colocam tags de acetil nas histonas próximas, estruturas que ajudam a empacotar o DNA dentro das células. Essas modificações fazem com que as histonas afrouxem o seu controle sobre o DNA, abrindo o acesso aos fatores de transcrição necessários para ativar os genes.
Isto produz um efeito diferente dos medicamentos existentes que têm como alvo o BCL6, bloqueando-o ou degradando-o.
“Não estamos apenas aliviando a repressão fornecida pelo BCL6; também estamos impulsionando ativamente a expressão desses genes de morte celular, e é por isso que somos capazes de obter compostos realmente poderosos”, disse Nix, comparando isso à diferença entre pisar no freio de um carro e pisar fundo no acelerador.
Por que o TCIP3 atua como “cola molecular”
Para investigar porque é que o TCIP3 era tão eficaz, os investigadores examinaram o composto a nível atómico. Eles cristalizaram o complexo molecular e o expuseram a raios X – permitindo-lhes ver precisamente como o TCIP3 se liga à proteína.
A análise estrutural revelou uma característica inesperada. Depois que o TCIP3 reuniu as proteínas, elas fizeram muitas interações químicas adicionais entre si. Essas interações ajudaram a estabilizar todo o complexo, fortalecendo os efeitos da molécula híbrida além do que os pesquisadores esperavam inicialmente.
“Usamos estudos estruturais e medições biofísicas para determinar que o TCIP3 atua como uma espécie de cola molecular, mantendo essas proteínas unidas”, disse Gaurishankar.
Usando essas informações estruturais, os químicos conseguiram tornar mais rígida a conexão entre as duas partes da molécula. Isso ajudou a preservar interações favoráveis, em vez de permitir que a molécula flexionasse e perdesse energia. O composto TCIP3 resultante matou células de linfoma cultivadas em laboratório em concentrações muito baixas.
Tumores de linfoma desapareceram em ratos
A equipe testou então o TCIP3 em camundongos transplantados com células de linfoma humano. Depois de permitir que as células se transformassem em tumores, os investigadores trataram os animais com TCIP3 duas vezes por dia.
“No dia 11, os tumores tratados com TCIP3 desapareceram completamente, enquanto os tumores nos animais de controlo permaneceram”, disse Nix.
Os ratos tratados não mostraram sinais óbvios de toxicidade e os exames de sangue não revelaram aumento nos marcadores inflamatórios. Ao mesmo tempo, o TCIP3 também eliminou centros germinativos – aglomerados de células imunitárias que se dividem rapidamente e que dependem fortemente do BCL6 e representam o mesmo tipo de células que se tornam anormais no linfoma.
Esse efeito apontou para outra aplicação potencial para a tecnologia. As células do centro germinativo também desempenham um papel importante em algumas doenças autoimunes, incluindo artrite reumatóide e miastenia gravis. Devido a essa ligação, os investigadores acreditam que moléculas semelhantes ao TCIP3 poderão eventualmente ser descobertas como tratamentos para essas condições também.
Uma estratégia abrangente para reprogramar o câncer
O TCIP3 ainda não está pronto para uso em pessoas. O composto ainda requer mais refinamento químico e deve ser testado em outras espécies animais antes que os pesquisadores possam considerar avançar para ensaios clínicos em humanos.
No entanto, uma estratégia mais ampla pode ter um potencial mais amplo. Os pesquisadores estão usando moléculas bivalentes, ou de duas cabeças, para bloquear a atividade de proteínas causadoras de câncer, em vez de redirecioná-las. Eles estão agora à procura de proteínas adicionais promotoras de câncer que possam ser sensíveis ao mesmo tipo de correspondência molecular.
“Esta poderia ser uma abordagem poderosa para combater outros supressores de morte celular ou factores de transcrição que regulam genes que queremos activar no cancro”, disse Nix.
Pesquisadores do MD Anderson Cancer Center e da plataforma de descoberta de medicamentos baseada em IA Deep Origin contribuíram para o estudo.
O estudo foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (doações CA276167, CA163915, R01CA3044298, MH126720-01, S10OD028697-01, R01CA201380 e 1K99CA296700-01), Howard Hughes Medical Institute, Mary Kay Foundation, Williams Foundation, Victor. Family Fund, Ed e Beatriz Schweitzer, David L. Sage e Kathleen Donahue Bolsa Interdisciplinar e Bolsa Pré-Doutorado da Fundação PhRMA em Descoberta de Medicamentos.
Crabtree é o fundador e consultor científico da Shenandoah Therapeutics, que possui licença da Universidade de Stanford para a tecnologia TCIP descrita no estudo. Gray é o fundador, consultor científico e membro do conselho da Shenandoah Therapeutics.
