Nanotecnologia torna medicamento contra o câncer 20.000 vezes mais forte, sem efeitos colaterais

Os cientistas construíram uma nova forma da droga usando ácidos nucleicos esféricos (SNAs), um tipo de nanoestrutura que incorpora a droga diretamente nas cadeias de DNA que revestem pequenas esferas. Esta reengenharia transformou um medicamento quimioterápico fraco e pouco solúvel em um agente altamente direcionado de combate ao câncer que poupa 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. Comparado com a versão padrão de quimioterapia, o medicamento baseado em SNA entrou nas células de leucemia 12,5 vezes mais eficientemente, destruiu-as até 20.000 vezes mais eficazmente 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 controla com precisão a composição e arquitetura dos nanomedicamentos para melhorar a forma como interagem com o corpo humano. Com sete tratamentos baseados em SNA já em testes clínicos, os investigadores acreditam que esta abordagem poderá abrir caminho para novas vacinas e terapias para cancros, infecções, doenças neurodegenerativas e doenças autoimunes.

As descobertas foram publicadas em 29 de outubro em ACS Nano.

“Impedindo os Tumores”

“Em modelos animais, demonstramos que podemos parar os tumores”, disse Chad A. Mirkin, da Northwestern, que liderou a pesquisa. “Se isso se traduzir em pacientes humanos, será um avanço realmente emocionante. Significaria uma 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. Rathmann 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.

Repensando um medicamento quimioterápico clássico

Para este estudo, a equipe de Mirkin revisitou o 5-fluorouracil (5-Fu), um medicamento quimioterápico de longa data conhecido por sua eficiência limitada e efeitos colaterais graves. Por afetar células saudáveis ​​e também cancerosas, o 5-Fu pode causar náuseas, fadiga e, em casos raros, complicações cardíacas.

Mirkin explicou que o problema não reside no medicamento em si, mas na sua fraca solubilidade. Menos de 1% se dissolve em muitos fluidos biológicos, o que significa que a maior parte nunca atinge os objetivos pretendidos. 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 muitas pessoas não percebem que muitas vezes também é pouco solúvel, por isso temos que encontrar maneiras de transformá-lo em formas solúveis em água e distribuí-lo de forma eficaz”.

Como os ácidos nucleicos esféricos transformam a administração de medicamentos

Para superar esta limitação, os investigadores recorreram aos SNAs – nanopartículas globulares rodeadas por densas camadas de ADN ou ARN. As células reconhecem prontamente essas estruturas e as puxam para dentro. Neste caso, a equipe de Mirkin incorporou quimicamente as moléculas de quimioterapia nas próprias cadeias de DNA, criando uma droga que as células cancerígenas absorvem naturalmente.

“A maioria das células possui receptores necrófagos em suas superfícies”, explicou Mirkin. “Mas as células mieloides superexpressam esses receptores, então há ainda mais deles. Se reconhecerem uma molécula, então a puxarão para dentro da célula. Em vez de ter que forçar a entrada nas células, os SNAs são naturalmente absorvidos por 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 interagia com as células leucêmicas, aumentando dramaticamente sua eficácia.

Mira de precisão com dano mínimo

Em modelos de camundongos, a nova terapia quase eliminou as células leucêmicas do sangue e do baço, ao mesmo tempo que estendeu significativamente o tempo de sobrevivência. Como os SNAs visavam seletivamente as células AML, os tecidos saudáveis ​​permaneceram ilesos.

“Os quimioterápicos de hoje matam tudo o que encontram”, disse Mirkin. “Então, eles matam as células cancerígenas, mas também muitas células saudáveis. Nossa nanomedicina estrutural procura preferencialmente as células mieloides. Em vez de sobrecarregar todo o corpo com quimioterapia, ela fornece uma dose mais alta e mais concentrada exatamente onde é necessária.”

Próximos passos em direção aos ensaios clínicos

A equipa de investigação planeia agora testar a abordagem num grupo maior de modelos de pequenos animais antes de avançar para animais maiores e, em última análise, para ensaios clínicos em humanos, assim que financiamento adicional estiver disponível.

O estudo, intitulado “Ácidos nucleicos esféricos quimioterápicos”, 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.