Os pesquisadores do RIKEN desenvolveram um método promissor para entregar um medicamento às células cancerosas sem afetar os tecidos circundantes, envolvendo uma combinação inteligente de uma metaloenzima artificial que protege um catalisador de metal, e uma cadeia de açúcar que guia a metaloenzima para as células desejadas.
No campo da química sintética orgânica, muitos catalisadores de metal foram desenvolvidos com a capacidade de sintetizar moléculas como drogas e materiais funcionais. Recentemente, os pesquisadores começaram a se concentrar em reações químicas em corpos vivos catalisadas por metais de transição - elementos pertencentes aos grupos de três a 11 na tabela periódica. Contudo, eles enfrentaram dificuldades:os catalisadores de metal de transição são facilmente extintos - o que significa que são inativados por substâncias como os antioxidantes - por isso tem sido difícil fazer com que realizem reações químicas em organismos reais.
A equipe de pesquisa internacional, incluindo o cientista-chefe Katsunori Tanaka do RIKEN Cluster for Pioneering Research, do RIKEN Baton Zone Program e do Special Postdoctoral Researcher Kenward Vong, desenvolveu uma metaloenzima artificial que contém um íon metálico e é capaz de impedir que o íon seja extinto, tornando possível que a reação química ocorra in vivo. O íon metálico, neste caso, era o rutênio, que catalisa uma "pró-droga" em umbelliprenina, um composto derivado de planta conhecido por ter atividade anticâncer. Avançar, anexando uma "etiqueta de entrega" de açúcar à superfície da metaloenzima artificial, eles foram capazes de direcioná-lo especificamente para as células cancerosas, onde o medicamento era necessário.
Para realizar o trabalho, o grupo trabalhou com uma proteína chamada albumina sérica humana, que é abundante no corpo humano. Os pesquisadores introduziram um catalisador de rutênio na "bolsa" hidrofóbica dentro da proteína. Eles descobriram que in vitro, o rutênio foi capaz de realizar reações químicas. "Ficamos agradavelmente surpresos que nossa metaloenzima recém-desenvolvida funcionou bem na presença de glutationa, um antioxidante que é abundante nas células reais e pode inativar o rutênio. Isso nos disse que o catalisador de rutênio está bem protegido de componentes hidrofílicos, como a glutationa, na bolsa hidrofóbica da molécula de albumina, enquanto os compostos hidrofóbicos podem entrar em contato com o catalisador dentro da bolsa e sofrer catálise, "diz Tanaka, quem liderou o grupo.
Depois de determinar que a catálise funcionaria, os pesquisadores modificaram a superfície da albumina, anexando cadeias de açúcar que permitiram que ele fosse transportado para células específicas de interesse. As células-alvo são reconhecidas pelo padrão das cadeias de açúcar. Fazendo isso, eles entregaram com sucesso o catalisador às células cancerosas, e usado para produzir umbelliprenina, que eles determinaram que realmente tinham efeitos citotóxicos nas células cancerosas.
"Confirmamos que o método que desenvolvemos pode ser aplicado a reações catalisadas por metal usando outros catalisadores, como ouro, e a metaloenzima artificial pode ser geralmente usada in vivo, "acrescenta Tanaka." Se a catálise do metal de transição puder ser realizada em órgãos específicos ou células doentes no corpo, nos permitirá sintetizar drogas de forma rápida e estável, minimizando os efeitos colaterais. Nossas descobertas podem se tornar uma chave na luta contra essas doenças. Além disso, podemos considerar o uso de outros compostos naturais, que mostram forte atividade anticâncer, mas não foram usados até agora. Abrimos a porta para uma nova era onde podemos sintetizar e ativar compostos químicos naturais em organismos reais. "
O estudo é relatado em Catálise Natural .
