Poderia algo tão simples como o café desempenhar um papel no tratamento do câncer? Cientistas do Instituto de Biociências e Tecnologia da Texas A&M Health acreditam que sim. Sua pesquisa combina cafeína com CRISPR, uma poderosa ferramenta de edição genética conhecida como repetições palindrômicas curtas agrupadas regularmente interespaçadas, para explorar novas maneiras de tratar doenças crônicas como câncer e diabetes. O método depende de uma técnica chamada quimiogenética, que permite aos pesquisadores controlar células usando sinais químicos específicos.
Yubin Zhou, professor e diretor do Centro de Pesquisa Translacional do Câncer do Instituto de Biociências e Tecnologia, concentra-se no estudo de doenças nos níveis celular, genético e epigenético. Ao longo de mais de 180 publicações científicas, utilizou tecnologias avançadas, incluindo CRISPR e sistemas quimiogenéticos, para melhor compreender e potencialmente tratar doenças complexas.
A quimiogenética refere-se ao comportamento das células com pequenas moléculas externas, muitas vezes medicamentos ou compostos dietéticos, que ativam interruptores especialmente projetados dentro das células-alvo. Ao contrário dos medicamentos convencionais que podem afetar muitos tecidos do corpo, este método foi concebido para funcionar apenas em células programadas para responder.
Como a cafeína ativa a edição genética
O trabalho mais recente de Zhou baseia-se em descobertas anteriores sobre interruptores genéticos dentro das células. Sua equipe desenvolveu um novo sistema quimiogenético que combina CRISPR com cafeína para controlar o tempo de edição genética.
O processo começa com a preparação antecipada das células. Usando técnicas estabelecidas de transferência de genes, os pesquisadores inserem genes que criam três componentes principais: um nanocorpo, sua proteína alvo associada e o maquinário CRISPR. Uma vez dentro da célula, esses componentes são produzidos naturalmente. Após esta configuração, o sistema pode ser controlado externamente. Quando uma pessoa consome cerca de 20 miligramas de cafeína, como café, chocolate ou refrigerante, ela une o nanocorpo e suas proteínas parceiras. Essa interação ativa o CRISPR, que altera genes específicos dentro da célula.
Esta técnica permite ativar células T de uma forma que outros métodos de edição genética não conseguem. As células T atuam como a memória do sistema imunológico, armazenando instruções de infecções passadas para que o corpo possa responder mais rapidamente no futuro. Ser capaz de trocar deliberadamente essas células poderia dar aos cientistas uma nova ferramenta para direcionar a resposta imunológica contra doenças específicas.
Um interruptor genético reversível liga e desliga
Os pesquisadores também descobriram que certos medicamentos podem reverter o processo. Essas drogas separam as proteínas emparelhadas, o que impede a edição excessiva de genes. Este controle adicional é importante para o desenvolvimento de terapias quimiogenéticas seguras e ajustáveis. Em um ambiente médico, os médicos podem interromper temporariamente a atividade genética se um paciente sentir estresse ou efeitos colaterais do tratamento e reiniciá-lo mais tarde, quando a condição melhorar. Isto torna possível ajustar a regulação genética ao longo do tempo, sem mantê-la constantemente ativa.
“Você pode projetar essas moléculas semelhantes a anticorpos para funcionarem com o sistema induzível pela rapamicina, portanto, ao adicionar uma droga diferente como a rapamicina, você pode obter o efeito oposto”, disse Zhou. “Por exemplo, se as proteínas A e B estiverem inicialmente separadas, a adição de cafeína as une; inversamente, se as proteínas A e B começarem juntas, a adição de uma droga como a rapamicina pode fazer com que elas se dissociem.”
A rapamicina é um medicamento imunossupressor amplamente disponível, tradicionalmente usado como regime anti-rejeição em pacientes transplantados de órgãos. Funciona impedindo que os glóbulos brancos ataquem materiais estranhos no corpo. Por já ser acessível e comumente utilizada, a rapamicina é uma forte candidata para aplicação neste novo sistema.
Cafebodies e futuras terapias para diabetes e câncer
Quando um nanocorpo especialmente projetado responde à cafeína, os pesquisadores referem-se a ele como um “corpo-cafe”. Zhou acredita que esses corpos cafeeiros poderiam eventualmente ajudar a tratar múltiplas doenças. A longo prazo, os cientistas poderão ser capazes de conceber células que permitam às pessoas com diabetes aumentar a produção de insulina apenas bebendo uma chávena de café.
A plataforma não se limita à insulina. Também pode ser adaptado para regular outras moléculas importantes, que regulam as células T. No tratamento do cancro, por exemplo, os corpos de café podem ser transformados em células T para que os médicos possam decidir quando, onde e com que intensidade o sistema imunitário ataca os tumores.
Em estudos de laboratório com animais, a equipe descobriu que a cafeína e seus metabólitos, como a teobromina, encontrada em grandes quantidades no chocolate ou no cacau, podem desencadear essa reação e permitir a edição baseada em CRISPR. Segundo Zhou, este método é acessível, fácil de administrar e pode ter menos efeitos colaterais do que algumas terapias existentes.
Regulamentação específica para terapia genética e celular
Embora os cientistas já tenham explorado maneiras de ativar a edição genética com moléculas pequenas, este sistema oferece um controle rígido. Após a introdução da cafeína, os pesquisadores estão limitados a algumas horas ou tempo para metabolizar a cafeína para orientar a edição genética ou processos fisiológicos relacionados. A rapamicina pode então ser administrada como um sinal de parada, levando as proteínas a se dissociarem e encerrarem a atividade. Poucas tecnologias atuais fornecem este nível de regulação coordenada de início e parada, tornando o método particularmente promissor para pesquisa e uso terapêutico.
“É bastante modular”, disse Zhou. “Você pode integrá-lo ao CRISPR e às células T do receptor de antígeno quimérico (CAR-T), e também se quiser induzir alguma expressão genética terapêutica, como insulina ou outras coisas, e é completamente ajustável de uma maneira controlada com muita precisão.”
Zhou e seus colegas planejam continuar os testes pré-clínicos e investigar usos médicos adicionais do Caffebody e do CRISPR. Seu objetivo é chegar mais perto de um futuro onde compostos conhecidos ajudem a orientar uma medicina de precisão aprimorada.
“O que nos entusiasma é a ideia de reaproveitar medicamentos conhecidos e até mesmo ingredientes alimentares comumente encontrados, como a cafeína, para fazer truques completamente novos”, disse Zhou. “Em vez de atuarem como terapias, moléculas como a cafeína ou a rapamicina podem atuar como sinais de controle precisos para terapias celulares e genéticas sofisticadas. Como esses compostos já são bem compreendidos, esta abordagem abre um caminho real para a tradução. Nossa esperança é que um dia, os médicos sejam capazes de usar informações simples, familiares e poderosas de maneira segura.”
