Poderia algo tão comum como o café desempenhar um papel no tratamento do câncer? Cientistas do Texas A&M Health Biosciences and Technology Institute acreditam que é possível. A sua investigação combina cafeína com CRISPR para explorar novas formas de tratar doenças crónicas como o cancro e a diabetes. CRISPR é uma poderosa ferramenta de edição de genes conhecida como repetições palindrômicas curtas agrupadas regularmente interespaçadas. O método depende de uma estratégia chamada genética química, que permite aos pesquisadores usar sinais químicos específicos para controlar as células.
Zhou Yubin, diretor e professor do Centro de Pesquisa Translacional do Câncer do Instituto de Biociências e Tecnologia da Academia Chinesa de Ciências, estuda principalmente doenças nos níveis celular, genético e epigenético. No processo de publicação de mais de 180 publicações científicas, utilizou tecnologias avançadas, incluindo CRISPR e sistemas de genética química, para melhor compreender e tratar doenças complexas.
A genética química envolve direcionar o comportamento celular com pequenas moléculas externas, muitas vezes medicamentos ou compostos dietéticos, ativando interruptores especialmente projetados dentro das células-alvo. Ao contrário dos medicamentos tradicionais, que podem afetar muitos tecidos do corpo, esta abordagem funciona apenas em células que foram programadas para responder.
Como a cafeína dá início à 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 de genética química que combina CRISPR com cafeína para controlar a edição genética à medida que ela ocorre.
O processo começa com a preparação antecipada das células. Usando técnicas estabelecidas de transferência de genes, os pesquisadores inseriram genes que produzem três componentes principais: o nanocorpo, sua proteína alvo correspondente e o maquinário CRISPR. Uma vez dentro da célula, esses ingredientes são produzidos naturalmente. Após a conclusão da configuração, o sistema pode ser controlado externamente. Quando uma pessoa consome cerca de 20 miligramas de cafeína, como a encontrada no café, chocolate ou refrigerante, isso faz com que os nanocorpos se liguem às proteínas parceiras. Essa interação ativa o CRISPR, que então faz modificações genéticas específicas dentro da célula.
Esta estratégia também pode ativar células T de uma forma que outros métodos de edição genética não conseguem. As células T atuam como a memória do sistema imunológico, preservando as instruções de infecções passadas para que o corpo possa responder rapidamente no futuro. Ser capaz de ativar intencionalmente essas células poderia dar aos cientistas uma nova ferramenta para direcionar as respostas imunológicas contra doenças específicas.
mudança genética reversível
Os pesquisadores também descobriram que certos medicamentos podem reverter esse processo. Essas drogas fazem com que as proteínas emparelhadas se dissociem, interrompendo a edição genética adicional. 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 quando a condição melhorar. Isto torna possível ajustar o controle genético ao longo do tempo, em vez de deixá-lo continuamente ativo.
“Você também pode projetar essas moléculas semelhantes a anticorpos para funcionarem com o sistema induzível pela rapamicina, portanto, ao adicionar diferentes drogas como a rapamicina, você pode obter o efeito oposto”, disse Zhou. “Por exemplo, se as proteínas A e B forem inicialmente separadas, a adição de cafeína fará com que elas se liguem; inversamente, se as proteínas A e B começarem juntas, a adição de uma droga como a rapamicina fará com que elas se separem.”
A rapamicina é um imunossupressor amplamente utilizado, tradicionalmente usado como terapia anti-rejeição em pacientes transplantados de órgãos. Sua função é evitar que os glóbulos brancos ataquem objetos estranhos no corpo. Como a rapamicina é barata e comumente usada, é uma forte candidata para uso neste novo sistema.
Caffebody e o futuro dos tratamentos para diabetes e câncer
Quando nanocorpos especialmente projetados respondem à cafeína, os pesquisadores os chamam de “corpos do café”. Zhou acredita que esses cafestóis poderiam eventualmente ajudar a tratar uma variedade de doenças. A longo prazo, os cientistas poderão conseguir criar células que permitam aos diabéticos aumentar a produção de insulina simplesmente bebendo uma chávena de café.
A plataforma não se limita à insulina. Também pode ser usado para controlar outras moléculas importantes, incluindo aquelas que regulam as células T. Por exemplo, no tratamento do cancro, os corpos do café poderiam ser incorporados nas células T, permitindo aos médicos decidir quando, onde e com que intensidade o sistema imunitário ataca os tumores.
Em estudos experimentais com animais, a equipa descobriu que a cafeína e os seus metabolitos, como a teobromina, que é abundante no chocolate ou no cacau, podem desencadear esta resposta e permitir a edição baseada em CRISPR. Segundo Zhou, esta abordagem é fácil de usar, mais fácil de administrar e produz menos efeitos colaterais do que alguns tratamentos existentes.
Controle preciso de terapias genéticas e celulares
Embora os cientistas já tenham explorado formas de ativar a edição genética com moléculas pequenas, este sistema oferece um controle mais rígido. Após a introdução da cafeína, os pesquisadores têm uma janela limitada de algumas horas, ou o tempo que leva para a cafeína ser metabolizada, para direcionar a edição genética ou processos fisiológicos relacionados. A rapamicina pode então ser administrada como um sinal de parada, fazendo com que a proteína se dissocie e termine a sua atividade. Poucas tecnologias atuais podem fornecer este grau de regulação coordenada de início e parada, tornando esta abordagem particularmente promissora para pesquisa e usos terapêuticos.
“É muito modular”, disse Zhou. “Você pode integrá-lo ao CRISPR e às células T do receptor de antígeno quimérico (CAR-T), e se quiser induzir alguma expressão genética terapêutica, como insulina ou qualquer outra coisa, isso pode ser completamente regulado de uma forma controlada com muita precisão”.
Zhou e seus colegas planejam continuar os testes pré-clínicos e investigar outros usos médicos dos cafeossomos e do CRISPR. O seu objetivo é aproximar-se de um futuro em que compostos familiares ajudem a orientar a medicina de precisão avançada.
“O que nos entusiasma é reaproveitar medicamentos conhecidos e até mesmo ingredientes alimentares comuns como a cafeína para criar efeitos inteiramente novos”, disse Zhou. “Em vez de serem terapêuticas em si, moléculas como a cafeína ou a rapamicina podem servir como sinais de controle precisos para terapias celulares e genéticas complexas. Como esses compostos já são tão bem compreendidos, esta abordagem abre um caminho para a tradução prática. Esperamos que um dia, os médicos possam usar informações simples e familiares para ajustar terapias poderosas de uma forma segura e reversível.”
