Uma nova técnica para avaliar a segurança de medicamentos pode detectar estresse nas células em estágios anteriores do que os métodos convencionais, que dependem principalmente da detecção de morte celular. O novo método usa um sensor fluorescente que é ativado em uma célula quando proteínas mal dobradas começam a se agregar - um sinal precoce de estresse celular. O método pode ser adaptado para detectar agregados de proteínas causados ​​por outras toxinas, bem como doenças como Alzheimer ou Parkinson. Um artigo que descreve o novo método, por uma equipe de pesquisadores da Penn State University, aparece no jornal Angewandte Chemie International Edition .

"O estresse proteico induzido por medicamentos nas células é um fator chave na determinação da segurança dos medicamentos, "disse Xin Zhang, professor assistente de química e de bioquímica e biologia molecular na Penn State, o autor sênior do artigo. "As drogas podem fazer com que as proteínas - que são longas cadeias de aminoácidos que precisam ser precisamente dobradas para funcionar corretamente - se dobrem incorretamente e se aglutinem em agregados que podem, eventualmente, matar a célula. Decidimos desenvolver um sistema que pode detectar esses agregados em estágios bem iniciais e que também usa tecnologia que é acessível e acessível para muitos laboratórios. "

O novo sistema é o primeiro a usar um sensor fluorescente que não liga até que as proteínas mal dobradas comecem a se agregar. Os pesquisadores desenvolveram uma proteína instável, chamada AgHalo, marcada com um corante fluorescente especial que se torna ativo em um sistema hidrofóbico, ou seja, repelente de água, ambiente. As porções hidrofóbicas das proteínas são geralmente enterradas profundamente na estrutura de uma proteína devidamente dobrada porque o ambiente da célula é principalmente água. Quando a proteína AgHalo começa a dobrar incorretamente e agregar, o corante pode interagir com as porções hidrofóbicas da proteína e começar a apresentar fluorescência.

Os sistemas anteriores usavam sensores que estavam sempre ligados. As células teriam uma fluorescência difusa geral antes de qualquer estresse e os sistemas só poderiam detectar o estresse de proteínas quando as proteínas mal dobradas se agregassem, formando pontos mais brilhantes de fluorescência que eram grandes o suficiente para serem vistos ao microscópio.

"Uma vantagem adicional do nosso sistema é que o nível de fluorescência está correlacionado à quantidade de agregação de proteína na célula, para que possamos quantificar o nível de estresse ", disse Yu Liu, um pesquisador de pós-doutorado na Penn State e o primeiro autor do artigo. "Também, porque nosso método mede o nível de fluorescência, em vez de ter que identificar a fluorescência em um microscópio, isso pode ser feito usando uma tecnologia mais acessível, como leitores de placa, e é muito mais alto rendimento. "

Os pesquisadores usaram seu sensor para testar o nível de estresse protéico causado por cinco medicamentos anticâncer comumente usados. Embora nenhuma das drogas testadas causem morte celular significativa em testes anteriores de segurança de drogas, todos os cinco produziram algum nível de estresse proteico detectável pelo sensor AgHalo.

"Porque testamos os medicamentos anticâncer em doses muito mais altas do que as normalmente usadas para o tratamento, nossos resultados não necessariamente colocam em questão o uso continuado dessas drogas, "disse Liu." No entanto, porque o estresse protéico de tratamentos de longo prazo pode ter efeitos duradouros, avaliar medicamentos com nosso novo sensor ajudará no desenvolvimento de medicamentos mais seguros. "

O estresse proteico pode ser induzido por muitos outros fatores. Aquecer, toxinas, Infecções bacterianas, Câncer, e mesmo o envelhecimento pode fazer com que as proteínas se dobrem incorretamente e formem agregados nas células. "Com nosso método, podemos detectar quantitativamente o estresse protéico nas células em estágios muito anteriores e, portanto, os pesquisadores podem começar a estudar os mecanismos que as células usam para combater esse estresse e desenvolver compostos que podem aumentar a capacidade da célula de lidar com o estresse proteico, "disse Zhang.