Pesquisadores da Northwestern University redesenharam a estrutura molecular de um medicamento quimioterápico amplamente utilizado para torná-lo mais solúvel, mais eficaz e menos tóxico para o corpo, um passo importante para melhorar os tratamentos contra o câncer.
Os cientistas construíram uma nova forma de medicina usando ácidos nucleicos esféricos (SNAs), nanoestruturas que incorporam medicamentos diretamente nas cadeias de DNA que cobrem pequenas esferas. Este redesenho transforma um medicamento quimioterápico fraco e pouco solúvel em um medicamento anticancerígeno altamente direcionado que protege os tecidos saudáveis.
Melhoria significativa na luta 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. Comparado com a versão de quimioterapia padrão, o medicamento baseado em SNA entrou nas células de leucemia 12,5 vezes mais eficientemente, destruiu as células 20.000 vezes mais eficientemente e retardou a progressão do cancro 59 vezes – tudo sem efeitos secundários detectáveis.
Este sucesso destaca a promessa crescente da nanomedicina estrutural, um campo que permite o controle preciso da composição e estrutura dos nanomedicamentos para melhorar suas interações com o corpo humano. Sete terapias baseadas em SNA já entraram em testes clínicos, e os investigadores acreditam que esta abordagem poderá abrir caminho para novas vacinas e tratamentos para o cancro, infecções, doenças neurodegenerativas e doenças autoimunes.
As descobertas foram publicadas em 29 de outubro ACS Nano.
“Pare o desenvolvimento do tumor”
“Em modelos animais, demonstrámos que poderíamos impedir o desenvolvimento de tumores”, disse Chad A. Mirkin, da Northwestern University, que liderou o estudo. “Se isto funcionar para pacientes humanos, seria um avanço muito emocionante. Significaria uma quimioterapia mais eficaz, melhores taxas de resposta e menos efeitos secundários. Este é sempre o objectivo de qualquer tratamento contra o cancro”.
Mirkin é líder nas áreas de química e nanomedicina e possui a cátedra George B. Rathmann em Química, Engenharia Química e Biológica, Engenharia Biomédica, Ciência e Engenharia de Materiais e Medicina na Northwestern University. Ele também dirige o Instituto Internacional de Nanotecnologia e é membro do Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center.
Repensando os medicamentos quimioterápicos clássicos
Neste estudo, a equipe de Mirkin deu uma nova olhada no 5-fluorouracil (5-Fu), um medicamento quimioterápico de longa data conhecido por sua eficácia limitada e efeitos colaterais graves. Como o 5-Fu afeta células saudáveis e cancerosas, pode causar náuseas, fadiga e, em casos raros, complicações cardíacas.
Mirkin explica que o problema não é o medicamento em si, mas a sua fraca solubilidade. A solubilidade é inferior a 1% em muitos fluidos biológicos, o que significa que a maioria deles nunca atingirá o objetivo pretendido. Quando um medicamento não se dissolve bem, ele se aglomera ou permanece sólido, impedindo que o corpo o absorva de forma eficaz.
“Todos sabemos que a quimioterapia é muitas vezes terrivelmente tóxica”, disse Mirkin. “Mas o que muitas pessoas não percebem é que muitas vezes também é difícil de dissolver, por isso temos que encontrar maneiras de convertê-lo em uma forma solúvel em água e distribuí-lo de forma eficiente”.
Como os ácidos nucleicos esféricos poderiam transformar a entrega de medicamentos
Para superar esta limitação, os investigadores recorreram aos SNAs – nanopartículas esféricas rodeadas por uma densa camada de ADN ou ARN. As células reconhecem facilmente essas estruturas e as puxam para dentro. Neste caso, a equipe de Mirkin integrou quimicamente moléculas de quimioterapia na própria cadeia de DNA, criando uma droga que as células cancerígenas absorvem naturalmente.
“A maioria das células possui receptores necrófagos em sua superfície”, explica Mirkin. “Mas as células mieloides superexpressam esses receptores, então há ainda mais deles. Se reconhecem uma molécula, então a puxam para dentro da célula. O SNA não precisa forçar sua entrada na célula, mas é naturalmente absorvido por esses receptores.”
Uma vez lá dentro, as enzimas quebram o invólucro do DNA, liberando medicamentos quimioterápicos diretamente nas células cancerígenas. Este redesenho estrutural revolucionou a forma como o 5-Fu interage com as células de leucemia, aumentando significativamente a sua eficácia.
Mira precisa com dano mínimo
Em modelos de camundongos, o novo tratamento quase eliminou as células leucêmicas do sangue e do baço, ao mesmo tempo que estendeu significativamente o tempo de sobrevivência. Como o SNA tem como alvo seletivo as células LMA, o tecido saudável não é prejudicado.
“Os medicamentos quimioterápicos atuais matam tudo o que encontram”, disse Mirkin. “Portanto, eles matam não apenas as células cancerígenas, mas também muitas células saudáveis. Nossa nanomedicina estrutural procura preferencialmente as células da medula óssea. Em vez de inundar todo o corpo com quimioterapia, ela fornece uma dose mais alta e mais concentrada onde é necessária.”
Próximas etapas para ensaios clínicos
A equipe agora planeja testar a abordagem em mais modelos de animais pequenos e, depois, quando mais financiamento for garantido, passar para modelos animais maiores e, eventualmente, para ensaios clínicos em humanos.
O estudo, “Ácidos Nucleicos Esféricos de Quimioterapia”, foi apoiado pelo Instituto Nacional do Câncer e pelo Instituto Nacional de Diabetes e Doenças Digestivas e Renais, com apoio adicional do Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center da Northwestern University.
