Encontrar maneiras de diagnosticar o câncer mais cedo pode melhorar muito as chances de sobrevivência de muitos pacientes. Uma maneira de fazer isso é procurar proteínas específicas secretadas por células cancerosas, que circulam na corrente sanguínea. Contudo, a quantidade desses biomarcadores é tão baixa que detectá-los tem se mostrado difícil.

Uma nova tecnologia desenvolvida no MIT pode ajudar a tornar a detecção de biomarcadores muito mais fácil. Os pesquisadores, liderado por Sangeeta Bhatia, desenvolveram nanopartículas que podem abrigar um tumor e interagir com proteínas do câncer para produzir milhares de biomarcadores, que pode então ser facilmente detectado na urina do paciente.

Este sistema de amplificação de biomarcador também pode ser usado para monitorar a progressão da doença e rastrear como os tumores respondem ao tratamento, diz Bhatia, o professor John e Dorothy Wilson de Ciências e Tecnologia da Saúde e Engenharia Elétrica e Ciência da Computação no MIT.

"Há uma busca desesperada por biomarcadores, para detecção precoce ou prognóstico da doença, ou observando como o corpo responde à terapia, "diz Bhatia, que também é membro do David H. Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT. Ela acrescenta que a pesquisa foi complicada porque os estudos genômicos revelaram que muitos tipos de câncer, como câncer de mama, são, na verdade, grupos de várias doenças com diferentes assinaturas genéticas.

A equipe do MIT, trabalhando com pesquisadores do Beth Israel Deaconess Medical Center, descreveu a nova tecnologia em um artigo publicado em Nature Biotechnology em 16 de dezembro. O autor principal do artigo é Gabriel Kwong, pós-doutorado no Instituto de Engenharia Médica e Ciência do MIT e no Instituto Koch.

Amplificando sinais de câncer

As células cancerosas produzem muitas proteínas não encontradas nas células saudáveis. Contudo, essas proteínas costumam estar tão diluídas na corrente sanguínea que são quase impossíveis de identificar. Um estudo recente de pesquisadores da Universidade de Stanford descobriu que mesmo usando os melhores biomarcadores existentes para câncer de ovário, e a melhor tecnologia para detectá-los, um tumor ovariano não seria encontrado até oito a 10 anos após sua formação.

"A célula está produzindo biomarcadores, mas tem capacidade de produção limitada, "Bhatia diz." Foi quando tivemos esse momento 'aha':e se você pudesse entregar algo que pudesse amplificar esse sinal? "

Acidentalmente, O laboratório de Bhatia já estava trabalhando em nanopartículas que poderiam ser utilizadas na detecção de biomarcadores de câncer. Originalmente concebido como agente de imagem para tumores, as partículas interagem com enzimas conhecidas como proteases, que clivam proteínas em fragmentos menores.

As células cancerosas freqüentemente produzem grandes quantidades de proteases conhecidas como MMPs. Essas proteases ajudam as células cancerosas a escapar de seus locais originais e se espalhar de forma descontrolada, cortando proteínas da matriz extracelular, que normalmente mantém as células no lugar.

Os pesquisadores revestiram suas nanopartículas com peptídeos (pequenos fragmentos de proteínas) direcionados por várias das proteases MMP. As nanopartículas tratadas se acumulam nos locais do tumor, abrindo caminho através dos vasos sanguíneos com vazamento que normalmente circundam os tumores. Lá, as proteases clivam centenas de peptídeos das nanopartículas, liberando-os na corrente sanguínea.

Os peptídeos se acumulam rapidamente nos rins e são excretados na urina, onde eles podem ser detectados usando espectrometria de massa.

Este novo sistema é uma abordagem interessante para superar o problema da escassez de biomarcadores no corpo, diz Sanjiv Gambhir, presidente do Departamento de Radiologia da Stanford University School of Medicine. "Em vez de depender do corpo para eliminar biomarcadores naturalmente, você está amostrando o local de interesse e fazendo com que biomarcadores que você projetou sejam liberados, "diz Gambhir, que não fazia parte da equipe de pesquisa.

Assinaturas distintas

Para tornar as leituras do biomarcador tão precisas quanto possível, os pesquisadores projetaram suas partículas para expressar 10 peptídeos diferentes, cada um dos quais é clivado por um diferente das dezenas de proteases MMP. Cada um desses peptídeos tem um tamanho diferente, tornando possível distingui-los com espectrometria de massa. Isso deve permitir que os pesquisadores identifiquem assinaturas distintas associadas a diferentes tipos de tumores.

Neste estudo, os pesquisadores testaram a capacidade de suas nanopartículas de detectar os estágios iniciais do câncer colorretal em camundongos, e monitorar a progressão da fibrose hepática.

A fibrose hepática é um acúmulo de cicatrizes em resposta a lesão hepática ou doença hepática crônica. Pacientes com esta condição devem ser monitorados regularmente por biópsia, que é caro e invasivo, para ter certeza de que estão recebendo o tratamento correto. Em ratos, os pesquisadores descobriram que as nanopartículas podem oferecer um feedback muito mais rápido do que as biópsias.

Eles também descobriram que as nanopartículas podem revelar com precisão a formação inicial de tumores colorretais. Em estudos em andamento, a equipe está estudando a capacidade das partículas de medir a resposta do tumor à quimioterapia e de detectar metástases.

A pesquisa foi financiada pelo National Institutes of Health e pelo Kathy e Curt Marble Cancer Research Fund.

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.