Estima-se que existam aproximadamente 80, 000 produtos químicos industriais atualmente em uso, em produtos como roupas, soluções de limpeza, tapetes, e móveis. Para a grande maioria desses produtos químicos, os cientistas têm pouca ou nenhuma informação sobre seu potencial para causar câncer.

A detecção de danos ao DNA nas células pode prever se o câncer irá se desenvolver, mas os testes para esse tipo de dano têm sensibilidade limitada. Uma equipe de engenheiros biológicos do MIT agora apresentou um novo método de triagem que eles acreditam que poderia tornar esses testes muito mais rápidos, mais fácil, e mais preciso.

O Programa Nacional de Toxicologia, uma agência de pesquisa do governo que identifica substâncias potencialmente perigosas, agora está trabalhando na adoção do teste MIT para avaliar novos compostos.

"Minha esperança é que eles o usem para identificar agentes cancerígenos em potencial e nós os tiremos de nosso ambiente, e evitar que sejam produzidos em grandes quantidades, "diz Bevin Engelward, professor de engenharia biológica do MIT e autor sênior do estudo. "Pode levar décadas entre o momento em que você é exposto a um agente cancerígeno e o momento em que começa o câncer, então realmente precisamos de testes preditivos. Precisamos prevenir o câncer em primeiro lugar. "

O laboratório de Engelward agora está trabalhando para validar ainda mais o teste, que faz uso de células semelhantes ao fígado humano que metabolizam produtos químicos de forma muito semelhante às células reais do fígado humano e produzem um sinal distinto quando ocorre dano ao DNA.

Le Ngo, um ex-aluno de graduação e pós-doutorado do MIT, é o autor principal do artigo, que aparece hoje no jornal Pesquisa de ácidos nucléicos . Outros autores do MIT do artigo incluem a pós-doc Norah Owiti, estudante de graduação Yang Su, ex-aluno de pós-graduação Jing Ge, Aliança Cingapura-MIT para a aluna de pós-graduação em Pesquisa e Tecnologia Aoli Xiong, professor de engenharia elétrica e ciência da computação Jongyoon Han, e a professora emérita de engenharia biológica Leona Samson.

Carol Swartz, John Winters, e Leslie Recio, da Integrated Laboratory Systems, também são autores do artigo.

Detectando danos ao DNA

Atualmente, testes para o potencial cancerígeno de produtos químicos envolvem a exposição de camundongos ao produto químico e, em seguida, esperar para ver se eles desenvolvem câncer, o que leva cerca de dois anos.

Engelward passou grande parte de sua carreira desenvolvendo maneiras de detectar danos ao DNA nas células, que pode eventualmente levar ao câncer. Um desses dispositivos, o CometChip, revela danos ao DNA, colocando o DNA em uma matriz de micropoços em uma placa de gel de polímero e, em seguida, expondo-o a um campo elétrico. As fitas de DNA que foram quebradas viajam mais longe, produzindo uma cauda em forma de cometa.

Embora o CometChip seja bom em detectar quebras no DNA, bem como danos ao DNA que são prontamente convertidos em quebras, ele não pode pegar outro tipo de dano conhecido como lesão volumosa. Essas lesões se formam quando produtos químicos aderem a uma fita de DNA e distorcem a estrutura da dupla hélice, interferindo na expressão gênica e divisão celular. Os produtos químicos que causam esse tipo de dano incluem aflatoxina, que é produzida por fungos e pode contaminar o amendoim e outras culturas, e benzo [a] pireno, que pode se formar quando os alimentos são cozidos em altas temperaturas.

Engelward e seus alunos decidiram tentar adaptar o CometChip para que ele pudesse detectar esse tipo de dano no DNA. Fazer isso, eles aproveitaram as vias de reparo do DNA das células para gerar quebras de fita. Tipicamente, quando uma célula descobre uma lesão volumosa, ele tentará repará-lo cortando a lesão e substituindo-a por um novo pedaço de DNA.

"Se houver algo colado no DNA, você tem que arrancar aquele pedaço de DNA e então substituí-lo por DNA novo. Nesse processo de extração, você está criando uma quebra de fio, "Engelward diz.

Para capturar os fios quebrados, os pesquisadores trataram as células com dois compostos que as impedem de sintetizar novo DNA. Isso interrompe o processo de reparo e gera DNA de fita única não reparado que o teste do Cometa pode detectar.

Os pesquisadores também queriam ter certeza de que seu teste, que é chamado HepaCometChip, detectaria produtos químicos que só se tornam perigosos após serem modificados no fígado por meio de um processo chamado bioativação.

"Muitos produtos químicos são inertes até serem metabolizados pelo fígado, "Ngo diz." No fígado você tem uma grande quantidade de enzimas metabolizadoras, que modificam os produtos químicos para que sejam mais facilmente excretados pelo corpo. Mas esse processo às vezes produz intermediários que podem ser mais tóxicos do que o produto químico original. "

Para detectar esses produtos químicos, os pesquisadores tiveram que realizar seu teste em células do fígado. As células hepáticas humanas são notoriamente difíceis de crescer fora do corpo, mas a equipe do MIT foi capaz de incorporar um tipo de célula semelhante ao fígado chamada HepaRG, desenvolvido por uma empresa na França, para o novo teste. Essas células produzem muitas das mesmas enzimas metabólicas encontradas nas células normais do fígado humano, e como as células do fígado humano, they can generate potentially harmful intermediates that create bulky lesions.

Enhanced sensitivity

Para testar seu novo sistema, the researchers first exposed the liver-like cells to UV light, which is known to produce bulky lesions. After verifying that they could detect such lesions, they tested the system with nine chemicals, seven of which are known to lead to single-stranded DNA breaks or bulky lesions, and found that the test could accurately detect all of them.

"Our new method enhances the sensitivity, because it should be able to detect any damage a normal Comet test would detect, and also adds on the layer of the bulky lesions, " Ngo says.

The whole process takes between two days and a week, offering a significantly faster turnaround than studies in mice.

The researchers are now working on further validating the test by comparing its performance with historical data from mouse carcinogenicity studies, with funding from the National Institutes of Health.

They are also working with Integrated Laboratory Systems, a company that performs toxicology testing, to potentially commercialize the technology. Engelward says the HepaCometChip could be useful not only for manufacturers of new chemical products, but also for drug companies, which are required to test new drugs for cancer-causing potential. The new test could offer a much easier and faster way to perform those screens.

"Once it's validated, we hope it will become a recommended test by the FDA, " ela diz.

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.