p Nos últimos 40 anos, os cientistas aprenderam muito sobre como as células se tornam cancerosas. Parte desse conhecimento se traduziu em novos tratamentos, mas na maioria das vezes os médicos são forçados a confiar na quimioterapia e na radiação padrão, o que pode causar quase tanto dano aos pacientes quanto aos tumores. Esta série analisa os tratamentos direcionados que estão no horizonte, e o que precisa ser feito para torná-los realidade. p Doxorrubicina, um medicamento comumente usado para tratar leucemia e outros tipos de câncer, mata células tumorais ao danificar seu DNA. Embora a droga seja eficaz, também pode ser tóxico para as células do coração. Em 2005, o FDA aprovou um novo tipo de doxorrubicina, conhecido como Doxil. Nesta nova formulação, a droga é envolvida em um revestimento de gordura chamado lipossoma, o que dificulta sua capacidade de entrar nas células do coração (e outras células saudáveis).

p Doxil, geralmente prescrito para câncer de ovário em estágio avançado, representa a primeira geração de tratamentos contra o câncer administrados por partículas minúsculas. As partículas Doxil estão na escala de milionésimos de metro, mas os cientistas agora estão trabalhando em nanopartículas, que são medidos em bilionésimos de metros. Essas partículas podem permitir que os médicos administrem doses maiores de quimioterapia, poupando o tecido saudável de efeitos colaterais perigosos.

p Vários medicamentos de nanopartículas estão agora em ensaios clínicos, e muitos mais estão sendo desenvolvidos em laboratórios de pesquisa. Essas partículas têm grande potencial para melhorar o desempenho dos medicamentos contra o câncer existentes, diz a médica e engenheira Sangeeta Bhatia, o Professor Wilson de Ciências da Saúde e Tecnologia e Engenharia Elétrica e Ciência da Computação no MIT. “Quimioterapia, radiação e cirurgia são o que temos agora, mas a nanotecnologia está emergindo como uma abordagem que complementa o arsenal existente de ferramentas clínicas para ter um impacto significativo, ”Ela diz.

p Os lipossomas foram descobertos há cerca de 50 anos, mas mais recentemente, os cientistas perceberam que grandes moléculas sintéticas (polímeros), como o polietilenoglicol (PEG), podem ser atóxicas e não induzem uma resposta imunológica. PEG, que consiste em uma longa cadeia de unidades repetidas chamadas éteres, pode ser anexado a polímeros degradáveis ​​para formar minúsculos, partículas de distribuição de drogas. Essas partículas são notavelmente estáveis ​​e podem proteger as drogas do próprio sistema imunológico do corpo, que de outra forma pode destruí-los antes que cheguem ao seu destino. Cerca de 15 anos atrás, cientistas liderados pelo Professor Robert Langer do Instituto do MIT descobriram que o PEG também se presta à manipulação química, permitindo que os cientistas criem partículas de entrega de drogas personalizadas.

p “À medida que a nanociência começou a evoluir e nos tornamos adeptos da criação de nossas próprias nanopartículas, encontramos maneiras de projetar nanopartículas especificamente para que tivessem as propriedades que desejávamos, ”Diz Paula Hammond, o professor de Engenharia Química da Bayer e membro do Instituto David H. Koch para Pesquisa Integrativa do Câncer do MIT. Por exemplo, os cientistas podem projetar partículas para descarregar sua carga útil de drogas quando encontram bolsões de ácido dentro de uma célula tumoral.

p Os cientistas também podem ter como alvo as nanopartículas especificamente para atacar as células tumorais. Existem duas maneiras de fazer isso - uma passiva e outra ativa. Nos anos 1980, os cientistas perceberam que os vasos sanguíneos que cercam os tumores têm orifícios minúsculos, até 500 nanômetros de diâmetro, que permitem que pequenas partículas fluam da corrente sanguínea para o fluido ao redor do tumor.

p Embora essa segmentação passiva leve as nanopartículas ao lugar certo, as partículas são lavadas após cerca de 12 a 24 horas, diz Hammond. “Se você quiser que a quimioterapia chegue mais perto de seu alvo, então você precisa fazer algo para fazer com que a célula cancerosa o absorva, ”Ela diz.

p Para esse fim, ela e Bhatia estão trabalhando em novas maneiras de direcionar ativamente as nanopartículas, decorando-as com moléculas que se ligam a proteínas encontradas em grandes quantidades nas células tumorais. Por exemplo, eles podem anexar proteínas que se ligam aos receptores de folato, que estão localizados em alta densidade nas células cancerosas porque as células precisam de grandes quantidades de folato para produzir novo DNA à medida que se dividem. Contudo, receptores de folato também são encontrados em células saudáveis, em números menores, portanto, ainda há uma chance de efeitos colaterais indesejados.

p Para ajudar a superar esse obstáculo, um colaborador de Bhatia, Erkki Ruoslahti da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, foi pioneira em uma nova maneira de rastrear bibliotecas de proteínas para identificar aquelas que se ligam exclusivamente às células tumorais. Essa abordagem resultou em centenas de novos candidatos, diz Bhatia, que também é membro do Koch Institute e do Howard Hughes Medical Institute.

p Muitos usos para nanopartículas

p Outras abordagens nanotecnológicas ao câncer tiram proveito das propriedades físicas únicas de algumas nanopartículas. Por exemplo, nanopartículas de ouro absorvem diferentes frequências de luz, dependendo de sua forma. Partículas em forma de bastão absorvem luz infravermelha próxima, que pode passar pela pele. Ano passado, Bhatia e um de seus alunos, Geoffrey von Maltzahn, demonstraram que podiam injetar nanobastões de ouro em camundongos, e que tais nanobastões se acumulariam nos locais do tumor. Uma vez que os nanobastões estavam nos tumores, os pesquisadores os aqueceram com luz infravermelha próxima, elevando a temperatura para 70 graus C, quente o suficiente para matar as células tumorais sem danificar o tecido saudável próximo. A técnica também pode ser usada para imagens de células tumorais.

p Outra aplicação promissora para nanopartículas é a entrega de interferência de RNA - minúsculos filamentos de RNA que podem bloquear as células de produzir as proteínas codificadas por genes cancerígenos. Com base nessa ideia, Hammond agora está trabalhando em nanopartículas que forneceriam um golpe duplo, camadas alternadas de RNA e drogas quimioterápicas.

p Até aqui, O DOXIL é um dos dois únicos medicamentos contra o câncer lipossomal agora aprovados nos Estados Unidos, mas outras drogas fornecidas com nanopartículas estão agora em testes clínicos. Os ensaios clínicos devem começar em breve para nanopartículas projetadas por Langer, um membro do Instituto Koch, O professor associado da Harvard Medical School Omid Farokhzad e outros. Essas nanopartículas entregarão o docetaxel, medicamento quimioterápico, a pacientes com câncer de próstata. Em estudos com animais, as partículas mostraram um aumento de 20 vezes na concentração no local do tumor com efeitos colaterais mínimos.

p Como acontece com qualquer novo tipo de tratamento médico, os pesquisadores também estão avaliando os riscos de segurança. Nos últimos anos, um novo campo da nanotoxicologia surgiu para investigar quaisquer riscos que as nanopartículas possam representar para os humanos. Na nanoescala, os materiais costumam assumir novas características - por exemplo, as nanopartículas têm uma relação superfície-volume muito maior do que as partículas maiores, o que é importante porque a maior parte de sua atividade ocorre na superfície, diz Vladimir Torchilin, diretor do Centro de Biotecnologia Farmacêutica e Nanomedicina da Northeastern University.

p Contudo, ele diz, os ensaios clínicos devem revelar se qualquer nanopartícula é segura ou perigosa, assim como fazem com as drogas tradicionais. “Até agora, é muito difícil dizer, adiantado, pode ser perigoso por causa disso, isso ou aquilo, ”Diz Torchilin, que está desenvolvendo nanopartículas para o tratamento do câncer.

p Em 2007, uma força-tarefa do FDA em nanotecnologia recomendou que a agência formule novas diretrizes para determinar como regulamentar os produtos nanotecnológicos. Enquanto isso, os ensaios clínicos envolvendo nanopartículas estão ocorrendo da mesma forma que qualquer ensaio clínico com drogas. PEG, que é o principal componente de muitas nanopartículas de distribuição de drogas, pertence à categoria de substâncias do FDA "geralmente reconhecidas como seguras".

p Hammond está otimista de que a nanotecnologia acabará ajudando pacientes com câncer, possivelmente nos próximos três a cinco anos. “Eu acho que fornece muitos benefícios para que possamos afastá-lo, ”Ela diz.

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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.