O câncer deixa pistas químicas esparsas de sua presença desde o início, mas infelizmente, muitos deles estão em uma classe de bioquímicos que não podem ser detectados completamente, até agora.

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia criaram uma armadilha química que captura exaustivamente o que é chamado de glicoproteínas, incluindo traços minúsculos que não foram detectados anteriormente.

Glicoproteínas são moléculas de proteínas ligadas a moléculas de açúcar, e são muito comuns em todas as coisas vivas. As glicoproteínas vêm em uma miríade de variedades e tamanhos e constituem estruturas celulares importantes, como os receptores celulares. Eles também vagam pelo nosso corpo em secreções como muco ou hormônios.

Mas algumas glicoproteínas são muito, muito raro e pode servir como um sinal inicial, ou biomarcador, indicando que há algo errado no corpo - como câncer. Os métodos existentes para enrolar glicoproteínas para exames laboratoriais são relativamente novos e apresentam grandes furos em suas redes, tantas dessas moléculas, especialmente aqueles muito raros, tendem a passar despercebidos.

Traços cancerosos

"Esses pequenos traços são extremamente importantes para a detecção precoce de doenças, "disse o investigador principal Ronghu Wu, professor da Escola de Química e Bioquímica da Georgia Tech. "Quando o câncer está apenas começando, glicoproteínas aberrantes são produzidas e secretadas em fluidos corporais, como sangue e urina. Muitas vezes, suas abundâncias são extremamente baixas, mas pegá-los é urgente. "

Esta nova armadilha química, que levou vários anos para os químicos da Georgia Tech desenvolverem e é baseado em um ácido borônico, provou ser extremamente eficaz em testes de laboratório, incluindo células humanas em cultura e amostras de tecido de camundongo.

"Este método é muito universal, "disse o primeiro autor Haopeng Xiao, um assistente de pesquisa de pós-graduação. "Nós superamos 1, 000 glicoproteínas em uma amostra de laboratório realmente pequena. "

Em testes de comparação com métodos existentes, a armadilha química, uma construção molecular complexa que lembra um polvo, capturou exponencialmente mais glicoproteínas, especialmente mais dessas glicoproteínas vestigiais.

Wu, Xiao e Weixuan Chen, um ex-pesquisador de pós-doutorado da Georgia Tech, que também foi o primeiro autor do estudo, publicou seus resultados na revista Nature Communications. A pesquisa foi financiada pela National Science Foundation e pelo National Institutes of Health.

Bungles borônicos

Para gênios da química, aqui está um breve resumo de como os pesquisadores fizeram o polvo. Eles pegaram uma coisa boa e dobraram, em seguida, triplicaram sobre ela.

Aqueles que se lembram das aulas de química do ensino médio ainda podem saber o que é ácido bórico, assim como as pessoas que o usam para matar baratas. Sua estrutura química é um átomo de boro ligado a três grupos hidroxila (H3BO3).

Os ácidos borônicos são uma família de compostos orgânicos que se baseiam no ácido bórico. Existem muitos membros da família do ácido borônico, e eles tendem a se ligar bem com glicoproteínas, mas seus vínculos podem ser menos confiáveis ​​do que o necessário.

"A maioria dos ácidos borônicos permite que muitas glicoproteínas de baixa abundância escapem, "Disse Wu." Eles podem capturar glicoproteínas que estão em alta abundância, mas não aquelas em baixa abundância, os que nos dizem coisas mais valiosas sobre o desenvolvimento celular ou sobre doenças humanas. "

Polvo benzoboroxol

Mas os químicos da Georgia Tech foram capazes de aproveitar os pontos fortes dos ácidos borônicos para desenvolver um método de captura de glicoproteína que funciona excepcionalmente bem.

Primeiro, eles testaram vários derivados de ácido borônico e descobriram que um, chamado benzoboroxol, se ligava fortemente a cada componente de açúcar do glicopeptídeo. ("Peptídeo" refere-se à composição química básica de uma proteína.)

Em seguida, eles juntaram muitas moléculas de benzoboroxol com outros componentes para formar um "dendrímero, "que se refere à estrutura semelhante a um ramo ou tentáculo resultante. A grande molécula acabada lembrava um polvo pronto para ir atrás daqueles componentes do açúcar.

Em seu meio, posicionado de forma semelhante à cabeça de um polvo, era uma conta magnética, que agia como uma espécie de alça. Uma vez que o dendrímero pegou uma glicoproteína, os pesquisadores usaram um ímã para agarrar a conta e retirar seu polvo químico junto com seus glicopeptídeos enlaçados (por exemplo, glicoproteínas).

"Então, lavamos o dendrímero com uma solução de baixo pH, e tivemos as glicoproteínas analisadas com coisas como espectrometria de massa, "Wu disse.

Tratamentos de câncer?

Os pesquisadores têm algumas idéias sobre como os pesquisadores de laboratórios médicos podem fazer uso prático do novo método da Georgia Tech para detectar biomoléculas estranhas emitidas pelo câncer, como antígenos. Por exemplo, o polvo químico pode melhorar a detecção de antígenos específicos da próstata (PSA) em exames de câncer de próstata.

"PSA é uma glicoproteína. No momento, se o nível estiver muito alto, sabemos que o paciente pode ter câncer, e se for muito baixo, sabemos que o câncer não é provável, "Disse Wu." Mas há uma área cinzenta no meio, e esse método pode levar a informações muito mais detalhadas nessa área cinzenta. "

Os pesquisadores também acreditam que os desenvolvedores podem alavancar a invenção química para produzir tratamentos contra o câncer direcionados. As células imunológicas podem ser treinadas para reconhecer as glicoproteínas aberrantes, rastrear suas células cancerosas de origem no corpo e matá-los.

O potencial da pesquisa para a ciência vai muito além de suas possíveis aplicações médicas futuras.

Os campos da genômica e da proteômica fizeram grandes avanços. Seguindo seus passos, esta nova armadilha molecular pode avançar no estudo do campo crescente da glicosciência.