Num passo importante para melhorar o tratamento do cancro, os investigadores da Northwestern University redesenharam a estrutura molecular de um medicamento quimioterápico amplamente utilizado, tornando-o mais solúvel, potente e menos tóxico para o corpo.
Os cientistas desenvolveram uma nova forma de medicamento usando ácido nucleico esférico (SNA), um tipo de nanoestrutura que incorpora o medicamento diretamente na cadeia de DNA em um minúsculo revestimento esférico. Esta reengenharia transformou um medicamento quimioterápico fraco e pouco solúvel em um agente altamente direcionado de combate ao câncer que protege os tecidos saudáveis.
Um impulso dramático contra a leucemia
A nova terapia foi testada em animais com leucemia mieloide aguda (LMA), um câncer do sangue de rápido crescimento e difícil de tratar. Em comparação com a versão padrão da quimioterapia, o medicamento baseado em SNA penetrou nas células da leucemia 12,5 vezes mais eficientemente, destruiu-as 20.000 vezes mais eficazmente e retardou a progressão do cancro 59 vezes – tudo sem efeitos secundários detectáveis.
Esta descoberta destaca a promessa crescente da nanomedicina estrutural, um campo que controla com precisão a estrutura e a arquitetura dos nanomedicamentos para melhorar a forma como interagem com o corpo humano. Com sete tratamentos baseados em SNA já em ensaios clínicos, os investigadores acreditam que a abordagem poderá abrir caminho para novas vacinas e terapias para o cancro, infecções, doenças neurodegenerativas e doenças autoimunes.
Os resultados foram divulgados em 29 de outubro ACS Nano.
“Impedindo os Tumores”
“Em modelos animais, mostramos que podemos parar os tumores”, disse Chad A. Mirkin, da Northwestern, que liderou o estudo. “Se isso se traduzir em pacientes humanos, será um avanço realmente emocionante. Significa quimioterapia mais eficaz, melhores taxas de resposta e menos efeitos colaterais. Esse é sempre o objetivo de qualquer tipo de tratamento contra o câncer.”
Mirkin é uma figura importante em química e nanomedicina, atuando como Professor George B. Rothman de Química, Engenharia Química e Biológica, Engenharia Biomédica, Ciência e Engenharia de Materiais e Medicina na Northwestern. Ele também dirige o Instituto Internacional de Nanotecnologia e é membro do Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center.
Um medicamento quimioterápico clássico revisitado
Para este estudo, a equipe de Mirkin utilizou 5-fluorouracil (5-Fu), um medicamento quimioterápico de ação prolongada conhecido por sua eficácia limitada e efeitos colaterais graves. Por afetar células saudáveis e também células cancerosas, o 5-Fu pode causar náuseas, fadiga e, em casos raros, complicações cardíacas.
Mirkin explica que o problema não está no medicamento, mas na sua fraca solubilidade. Menos de 1% se dissolve em muitos fluidos biológicos, o que significa que a maior parte nunca atinge seu alvo. Quando um medicamento não se dissolve bem, ele se aglomera ou solidifica, impedindo que o corpo o absorva de forma eficaz.
“Todos sabemos que a quimioterapia é muitas vezes terrivelmente tóxica”, disse Mirkin. “Mas muitas pessoas não percebem que muitas vezes é pouco solúvel, por isso precisamos encontrar maneiras de convertê-lo em uma forma solúvel em água e fornecê-lo de forma eficaz”.
Como os ácidos nucleicos esféricos transformam a entrega de medicamentos
Para superar esta limitação, os investigadores recorreram aos SNAs – nanopartículas globulares rodeadas por uma densa camada de ADN ou ARN. As células reconhecem prontamente essas estruturas e as atraem. Neste caso, a equipe de Mirkin incorporou quimicamente moléculas de quimioterapia nas próprias cadeias de DNA, criando uma droga que as células cancerígenas absorveram naturalmente.
“A maioria das células possui receptores necrófagos em sua superfície”, explica Mirkin. “Mas as células mieloides superexpressam esses receptores, então há mais deles. Se reconhecerem uma molécula, eles a puxarão para dentro da célula. Em vez de forçar sua entrada na célula, os SNAs absorvem naturalmente esses receptores.”
Uma vez lá dentro, as enzimas quebram o invólucro do DNA, liberando a carga útil da quimioterapia diretamente na célula cancerosa. Este redesenho estrutural mudou completamente a forma como o 5-Fu interage com as células leucêmicas, aumentando dramaticamente sua eficácia.
Mira precisa com dano mínimo
Em modelos de camundongos, a nova terapia quase eliminou as células leucêmicas do sangue e do baço e prolongou significativamente o tempo de sobrevivência. Como os SNAs têm como alvo seletivo as células AML, os tecidos saudáveis permanecem intactos.
“Os quimioterápicos de hoje matam tudo o que encontram”, disse Mirkin. “Portanto, eles matam células cancerígenas, mas também muitas células saudáveis. Nossa nanomedicina estruturada tem como alvo preferencial as células mieloides. Em vez de cobrir todo o corpo com quimioterapia, ela fornece uma dose mais alta e mais concentrada onde é necessária.”
Próximas etapas em direção aos ensaios clínicos
A equipa de investigação planeia agora testar a abordagem num grupo maior de modelos de pequenos animais antes de passar para animais maiores e, eventualmente, para ensaios clínicos em humanos, assim que financiamento adicional estiver disponível.
O estudo, intitulado “Ácidos Nucleicos Esféricos Quimioterapêuticos”, foi apoiado pelo Instituto Nacional do Câncer e pelo Instituto Nacional de Diabetes e Doenças Digestivas e Renais, do Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center da Northwestern University.
