Pesquisadores do Columbia University Medical Center, trabalhando com seus colaboradores no Hospital de Cirurgia Especial, criaram uma frota de "robôs" moleculares que podem se localizar em células humanas específicas e marcá-las para terapia medicamentosa ou destruição.

Os nanorrobôs - uma coleção de moléculas de DNA, alguns anexados a anticorpos - foram projetados para buscar um conjunto específico de células sanguíneas humanas e anexar uma etiqueta fluorescente às superfícies das células. Os detalhes do sistema foram publicados em 28 de julho, 2013, na edição online de Nature Nanotechnology .

"Isso abre a possibilidade de usar essas moléculas para atingir, tratar, ou matar células específicas sem afetar células saudáveis ​​semelhantes, "disse o investigador sênior do estudo, Milan Stojanovic, PhD, professor associado de medicina e engenharia biomédica no Columbia University Medical Center. "Em nosso experimento, marcamos as células com um marcador fluorescente; mas poderíamos substituir isso por uma droga ou por uma toxina para matar a célula. "

Embora outros nanorrobôs de DNA tenham sido projetados para entregar drogas às células, a vantagem da frota de Stojanovic é sua capacidade de distinguir populações de células que não compartilham uma única característica distintiva.

Células, incluindo células cancerosas, raramente possui um único, recurso exclusivo que os diferencia de todas as outras células. Isso dificulta o desenvolvimento de medicamentos sem efeitos colaterais. Os medicamentos podem ser projetados para atingir as células cancerosas com um receptor específico, mas células saudáveis ​​com o mesmo receptor também serão direcionadas.

A única maneira de direcionar células com mais precisão é identificá-las com base em um conjunto de recursos. “Se procurarmos a presença de cinco, seis, ou mais proteínas na superfície celular, podemos ser mais seletivos, "Dr. Stojanovic disse. Grandes máquinas de classificação de células têm a capacidade de identificar células com base em várias proteínas, mas até agora, a terapêutica molecular não teve essa capacidade.

Como funciona

Em vez de construir uma única molécula complexa para identificar várias características de uma superfície celular, O Dr. Stojanovic e seus colegas da Columbia usaram um método diferente, e potencialmente mais fácil, abordagem baseada em várias moléculas simples, que juntos formam um robô (ou autômato, como os autores preferem chamá-lo).

Para identificar uma célula que possui três proteínas de superfície específicas, O Dr. Stojanovic primeiro construiu três componentes diferentes para robôs moleculares. Cada componente consistia em um pedaço de DNA de fita dupla ligado a um anticorpo específico para uma das proteínas de superfície. Quando esses componentes são adicionados a uma coleção de células, as porções de anticorpo do robô se ligam às suas respectivas proteínas (na figura, CD45, CD3, e CD8) e trabalhar em conjunto.

Em células onde todos os três componentes estão anexados, um robô é funcional e um quarto componente (marcado com 0 abaixo) inicia uma reação em cadeia entre as fitas de DNA. Cada componente troca uma fita de DNA por outra, até o final da troca, quando o último anticorpo obtém uma fita de DNA que é marcada por fluorescência.

No final da reação em cadeia - que leva menos de 15 minutos em uma amostra de sangue humano - apenas as células com as três proteínas de superfície são marcadas com o marcador fluorescente.

"Demonstramos nosso conceito com células do sangue porque suas proteínas de superfície são bem conhecidas, mas, em princípio, nossas moléculas podem ser implantadas em qualquer parte do corpo, "Dr. Stojanovic disse. Além disso, o sistema pode ser expandido para identificar quatro, cinco, ou ainda mais proteínas de superfície.

Agora os pesquisadores devem mostrar que seus robôs moleculares funcionam em um animal vivo; a próxima etapa será experimentos em camundongos.