Como os médicos destroem as células cancerígenas sem danificar os tecidos saudáveis? Este problema continua sendo um dos maiores desafios enfrentados pela oncologia moderna. Investigadores da Universidade de Genebra (UNIGE) desenvolveram agora um sistema “inteligente” construído a partir de cadeias sintéticas de ADN que pode identificar células cancerígenas com grande precisão e libertar medicamentos poderosos apenas onde são necessários. Para além do tratamento do cancro, esta abordagem aponta para um futuro de medicamentos programáveis e responsivos. Os resultados da pesquisa aparecem em Biotecnologia da Natureza.
As terapias direcionadas remodelaram o tratamento do câncer, direcionando os medicamentos diretamente aos tumores, ajudando a reduzir os danos às células saudáveis e a aliviar os graves efeitos colaterais associados à quimioterapia. Uma das estratégias mais bem-sucedidas envolve conjugados anticorpo-droga (ADCs), que utilizam anticorpos monoclonais para atingir diretamente as células cancerígenas.
No entanto, os ADCs ainda apresentam deficiências. Seu tamanho relativamente grande limita sua capacidade de penetrar em tumores e eles só podem transportar uma quantidade limitada de medicamentos. Estes desafios levaram os cientistas a explorar novas formas de administrar tratamentos de forma mais eficiente.
A entrega de medicamentos baseada em DNA oferece novas vantagens
Para superar estas limitações, a equipa da UNIGE concebeu um sistema baseado em cadeias curtas de ADN. Como essas moléculas são muito menores que os anticorpos, elas podem se mover mais facilmente através do tecido tumoral. Eles também podem ser projetados para transportar múltiplos componentes, aumentando sua eficiência potencial.
Sistema de “botão duplo” para ativação precisa de medicamentos
O novo método baseia-se em várias cadeias independentes de DNA, cada uma com uma função específica. Algumas cadeias contêm ligantes que reconhecem marcadores de câncer, enquanto outras carregam drogas tóxicas.
Quando dois marcadores de câncer diferentes estão presentes nas células, os componentes do DNA se ligam a eles e se reúnem no local exato. Isto desencadeia uma reação em cadeia que constrói mais estruturas de DNA naquele local, aumentando assim a quantidade de medicamento administrado. O processo funciona de forma muito semelhante à autenticação de dois fatores no site do seu banco. Ambos os sinalizadores devem ser detectados antes que a inicialização possa ocorrer. Se faltar um, a reação não começa e o medicamento permanece ineficaz.
Resultados laboratoriais mostram alta seletividade e eficácia
Em experiências de laboratório, o sistema identificou com sucesso células cancerígenas com combinações específicas de proteínas de superfície e administrou-lhes medicamentos eficazes diretamente. As células saudáveis próximas não são afetadas.
Os pesquisadores também mostraram que vários medicamentos podem ser administrados simultaneamente usando este método. Isto poderia ser importante na prevenção ou superação da resistência aos medicamentos, um problema comum no tratamento do câncer.
“Com a introdução de sistemas de medicamentos auto-operacionais, isto pode marcar um passo importante na evolução da medicina. Até agora, os computadores e a inteligência artificial ajudaram-nos a conceber novos medicamentos. A novidade aqui é que os próprios medicamentos podem ‘computar’ de uma forma simples e responder de forma inteligente aos sinais biológicos, “explica Nicolas Winssinger, professor titular do Departamento de Química Orgânica, Escola de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, UNGE, e autor final do estudo.
Drogas que agem como “computadores”
O sistema funciona usando a mesma lógica básica da computação. Assim como os computadores dependem de operações como E, OU e NÃO, esta tecnologia aplica regras semelhantes a nível molecular. Neste caso, uma porta lógica AND garante que o medicamento só seja ativado quando ambos os marcadores de câncer estiverem presentes, tornando o tratamento altamente seletivo.
Rumo a medicamentos “inteligentes” programáveis
No futuro, os pesquisadores esperam expandir este conceito adicionando funções lógicas mais complexas. Isto poderia levar a medicamentos que se comportassem como sistemas programáveis, capazes de tomar decisões de ordem superior no corpo.
Tais tratamentos podem ser adaptados à biologia única de cada paciente, melhorando a eficácia e reduzindo os efeitos colaterais. Em vez de substituir os médicos, estes sistemas visam melhorar a precisão e o controlo do tratamento, abrir novas possibilidades para a medicina personalizada e remodelar a forma como as doenças são tratadas.
A pesquisa foi apoiada pela Swiss National Science Foundation e baseada em trabalhos anteriores do Programa de Biologia Química do NCCR.
