p Trabalhando juntos, Os engenheiros biomédicos e neurocirurgiões da Johns Hopkins relatam que criaram minúsculos, "nanopartículas" biodegradáveis ​​capazes de transportar DNA para células cancerosas do cérebro em camundongos. p A equipe diz que os resultados de seu experimento de prova de princípio sugerem que tais partículas carregadas com "genes da morte" podem um dia ser administradas a pacientes com câncer cerebral durante a neurocirurgia para matar seletivamente quaisquer células tumorais remanescentes sem danificar o tecido cerebral normal.

p Um resumo dos resultados da pesquisa apareceu online em 26 de abril no jornal ACS Nano .

p "Em nossos experimentos, nossas nanopartículas entregaram com sucesso um gene de teste às células cancerosas do cérebro em camundongos, onde foi ligado, "diz Jordan Green, Ph.D., professor assistente de engenharia biomédica e neurocirurgia na Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins. "Agora temos evidências de que esses minúsculos cavalos de Tróia também serão capazes de carregar genes que induzem seletivamente a morte em células cancerosas, enquanto deixa as células saudáveis ​​saudáveis. "

p Green e seus colegas se concentraram em glioblastomas, a forma mais letal e agressiva de câncer no cérebro. Com tratamentos padrão de cirurgia, quimioterapia e radiação, o tempo médio de sobrevivência é de apenas 14,6 meses, e a melhora só virá com a capacidade de matar células tumorais resistentes aos tratamentos padrão, de acordo com Alfredo Quiñones-Hinojosa, M.D., professor de neurocirurgia na Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins e membro da equipe de pesquisa.

p Como a natureza protege o cérebro, dificultando o alcance de suas células através do sangue, esforços voltaram-se para o uso de partículas que poderiam transportar instruções de DNA destruidor de tumor diretamente para as células cancerosas durante a cirurgia.

p Os experimentos iniciais usaram células cancerosas que Quiñones-Hinojosa e sua equipe removeram de pacientes voluntários e cultivaram em laboratório até formarem pequenas esferas de células. denominado oncosferas, provavelmente o mais resistente à quimioterapia e radiação, e capaz de criar novos tumores.

p Quiñones-Hinojosa então trabalhou com Green para encontrar um veículo para genes que causariam a morte nas oncosferas. O laboratório de Green é especializado na produção de minúsculos, partículas redondas feitas de plástico biodegradável cujas propriedades podem ser otimizadas para cumprir várias missões médicas. Variando os átomos dentro do plástico, a equipe pode fazer partículas de tamanhos diferentes, estabilidades e afinidades para água ou óleo. Para este estudo, A equipe de Green criou dezenas de tipos diferentes de partículas e testou sua capacidade de transportar e entregar uma sequência de teste de DNA - especificamente um gene para uma proteína brilhante vermelha ou verde - para as oncosferas.

p Ao avaliar a sobrevivência das células que engolfam as partículas e medir os níveis de luz vermelha ou verde que emitiram, os pesquisadores determinaram qual formulação de partículas teve melhor desempenho, em seguida, testou essa formulação em camundongos com câncer de cérebro humano derivado de seus pacientes.

p Eles injetaram as partículas diretamente em ratos com câncer experimental no cérebro humano, e no cérebro de ratos saudáveis ​​para uso como comparação. Surpreendentemente, células saudáveis ​​raramente produziram as proteínas brilhantes, embora as partículas portadoras de DNA estivessem entrando em células tumorais e células não tumorais em números semelhantes. "Isso é exatamente o que se gostaria de ver, especificidade do câncer, mas ainda estamos pesquisando o mecanismo que permite que isso ocorra, "diz Green." Esperamos que nossos experimentos continuados esclareçam isso para que possamos aplicar o que aprendemos a outros cenários. "

p "É emocionante ter encontrado uma maneira de direcionar seletivamente a entrega de genes às células cancerosas, "diz Quiñones-Hinojosa." É um método muito mais viável e seguro para os pacientes do que a terapia genética tradicional, que usa vírus modificados para realizar o tratamento. "

p Ele acrescenta que as partículas podem ser liofilizadas e armazenadas por pelo menos dois anos sem perder sua eficácia. "Nanopartículas que permanecem estáveis ​​por tanto tempo nos permitem fazer formulações com bastante antecedência e em grandes lotes, "diz Stephany Tzeng, Ph.D., um membro da equipe de Green. "Isso os torna fáceis de usar de forma consistente em experimentos e cirurgias; adicionamos água às partículas, e eles estão prontos para ir. "

p Em um estudo relacionado, publicado online em 27 de março na mesma revista, O grupo de Green também mostrou que uma formulação de partícula diferente poderia efetivamente transportar e entregar os chamados siRNAs às células cancerosas do cérebro. siRNAs são moléculas muito pequenas que transportam informações genéticas para as células, mas, ao contrário do DNA, que pode ativar os genes, O siRNA interfere na produção de proteínas específicas e pode desligar os genes do câncer.

p Green explica que os siRNAs devem ser encapsulados em partículas diferentes daquelas usadas para transportar DNA porque os siRNAs são cerca de 250 vezes menores do que as moléculas de DNA normalmente usadas para terapia genética. "siRNAs também são muito mais rígidos do que o DNA, e eles não precisam entrar no núcleo da célula porque fazem seu trabalho fora dele, no citoplasma, " ele diz.

p Uma biblioteca inicial de 15 formulações de partículas biodegradáveis ​​foi testada quanto à sua capacidade de transportar siRNAs em células de glioblastoma humano que foram geneticamente modificadas para produzir proteína fluorescente verde (GFP). Os siRNAs adicionados às partículas continham o código GFP, assim, as células direcionadas com sucesso parariam de brilhar em verde.

p Ajustando as propriedades químicas das partículas, a equipe foi capaz de encontrar uma composição que diminuiu o brilho do GFP nas células cancerosas do cérebro humano em 91 por cento. Para testar a capacidade das partículas de entregar siRNAs indutores de morte, a equipe carregou as partículas com uma mistura de códigos de siRNA projetados para impedir a produção de proteínas importantes. Eles então adicionaram essas partículas às células cancerosas do cérebro e às células cerebrais não cancerosas que cresciam em laboratório.

p Como em seu estudo com camundongos, o siRNA foi mais eficaz - neste caso, em causar a morte celular - nas células cancerosas do cérebro (até 97 por cento eficaz) do que nas células não cancerosas (0 a 27 por cento, dependendo do tipo de nanopartícula).

p Green enfatiza que, para as terapias genéticas baseadas em nanopartículas que são seguras para os pacientes, o siRNA ou DNA específico sendo entregue em um tratamento clínico seria cuidadosamente escolhido para que, mesmo se houvesse entrega fora do alvo para células saudáveis, isso só seria prejudicial para as células cancerosas. Green está animado com os resultados até agora. "Combinando o que aprendemos nesses dois estudos, podemos até ser capazes de projetar partículas que podem entregar DNA e siRNA ao mesmo tempo, ", diz ele." Isso nos permitiria ajustar o código de autodestruição genética que nossas partículas entregam para que as células cancerosas morram e as células saudáveis ​​não. "

p "Dr. Green e seus colegas deram passos importantes no desenvolvimento de nanopartículas poliméricas para entrega de DNA e siRNA, com especificidade promissora para células tumorais e estabilidade aprimorada, "disse Jessica Tucker, Ph.D., diretor do programa para sistemas e dispositivos de distribuição de drogas e genes no Instituto Nacional de Imagens Biomédicas e Bioengenharia, que forneceu financiamento parcial para esses estudos. "Embora muitos desafios ainda permaneçam, esse trabalho pode transformar os resultados do tratamento para pacientes com glioblastoma e tumores cerebrais relacionados, para o qual as terapias atuais fornecem benefícios limitados. "