Glioblastoma multiforme, um câncer no cérebro, também conhecido como "tumores de polvo, ”É virtualmente inoperável, resistente a terapias, e sempre fatal, geralmente dentro de 15 meses após o início.
Glioblastoma multiforme, um câncer do cérebro também conhecido como "tumores de polvo" por causa da maneira como as células cancerosas estendem suas gavinhas para o tecido circundante, é virtualmente inoperável, resistente a terapias, e sempre fatal, geralmente dentro de 15 meses após o início. Cada ano, glioblastoma multiforme (GBM) mata aproximadamente 15, 000 pessoas nos Estados Unidos. Um dos maiores obstáculos ao tratamento é a barreira hematoencefálica, a rede de vasos sanguíneos que permite que nutrientes essenciais entrem no cérebro, mas bloqueia a passagem de outras substâncias. O que é desesperadamente necessário é um meio de transporte eficaz de drogas terapêuticas através dessa barreira. Um especialista em nanociência do Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) pode ter a solução.
Ting Xu, um cientista de polímeros da Divisão de Ciências de Materiais do Berkeley Lab, especializado em materiais bio / nano-híbridos de automontagem, desenvolveu uma nova família de nanocarreadores formados a partir da automontagem de peptídeos anfifílicos e polímeros. Chamado de "3HM" para micelas de 3 hélices em espiral, esses novos nanocarreadores atendem a todos os requisitos de tamanho e estabilidade para a entrega eficaz de uma droga terapêutica para tumores GBM. Os anfifílicos são compostos químicos que apresentam propriedades hidrofílicas (que gostam de água) e lipofílicas (que gostam de gordura). Micelas são agregados esféricos de anfifílicos.
Em uma recente colaboração entre Xu, Katherine Ferrara na University of California (UC) Davis, e John Forsayeth e Krystof Bankiewicz da UC San Francisco, Nanocarriers 3HM foram testados em tumores GBM em ratos. Usando a forma radioativa de cobre (cobre-64) em combinação com tomografia por emissão de pósitrons (PET) e imagem por ressonância magnética (MRI), a colaboração demonstrou que o 3HM pode cruzar a barreira hematoencefálica e se acumular dentro de tumores GBM em quase o dobro da taxa de concentração dos atuais nanocarreadores aprovados pelo FDA.
"Nossos nanocarreadores 3HM apresentam atributos muito bons para o tratamento de cânceres cerebrais em termos de longa circulação, penetração profunda do tumor e baixo acúmulo em órgãos fora do alvo, como fígado e baço, "diz Xu, que também tem um compromisso conjunto com os Departamentos de Ciências e Engenharia de Materiais da UC Berkeley, e Química. "O fato de que o 3HM é capaz de cruzar a barreira hematoencefálica de ratos portadores de GBM e se acumular seletivamente no tecido tumoral, abre a possibilidade de tratar GBM através da administração de drogas intravenosas em vez de medidas invasivas. Embora ainda haja muito a aprender sobre por que a 3HM é capaz de fazer o que faz, até agora todos os resultados têm sido muito positivos. "
As células gliais fornecem suporte físico e químico para os neurônios. Aproximadamente 90 por cento de todas as células do cérebro são células da glia que, ao contrário dos neurônios, passam por um ciclo de nascimento, diferenciação, e mitose. Passar por esse ciclo torna as células gliais vulneráveis a se tornarem cancerosas. Quando eles fazem, como o nome "multiforme" sugere, eles podem assumir diferentes formas, o que muitas vezes torna a detecção difícil até que os tumores se tornem perigosamente grandes. As múltiplas formas de uma célula glial cancerosa também tornam difícil identificar e localizar todas as gavinhas da célula. A remoção ou destruição da massa tumoral principal, deixando essas gavinhas intactas, é uma terapia ineficaz:como a mítica Hydra, as gavinhas vão brotar novos tumores.
Com apenas 20 nanômetros de tamanho e apresentando uma estrutura hierárquica única, Os nanocarreadores 3HM atendem a todos os requisitos de tamanho e estabilidade para a distribuição eficaz de drogas terapêuticas para tumores cerebrais. Crédito:Ting Xu, Berkeley Lab
Embora existam drogas terapêuticas aprovadas pela FDA para o tratamento de GBM, esses tratamentos tiveram pouco impacto na taxa de sobrevivência do paciente porque a barreira hematoencefálica limitou o acúmulo de terapêuticas dentro do cérebro. Tipicamente, A terapêutica GBM é transportada através da barreira hematoencefálica em lipossomas especiais com aproximadamente 110 nanômetros de tamanho. Os nanocarreadores 3HM desenvolvidos por Xu e seu grupo têm apenas cerca de 20 nanômetros de tamanho. Seu tamanho menor e estrutura hierárquica única proporcionou aos nanocarreadores 3HM um acesso muito maior aos tumores GBM de ratos do que os lipossomas de 110 nanômetros nos testes realizados por Xu e seus colegas.
"3HM é um produto de pesquisa básica na interface da ciência dos materiais e biologia, "Xu diz." Quando comecei em Berkeley, Eu explorei nanomateriais híbridos baseados em proteínas, peptídeos e polímeros como uma nova família de biomateriais. Durante o processo de compreensão da montagem hierárquica de conjugados anfifílicos de peptídeo-polímero, meu grupo e eu notamos algum comportamento incomum dessas micelas, especialmente sua estabilidade cinética incomum na faixa de tamanho de 20 nanômetros. Analisamos as necessidades críticas de nanocarreadores com esses atributos e identificamos o tratamento do câncer de GBM como uma aplicação potencial. "
O cobre-64 foi usado para marcar os nanocarreadores 3HM e lipossomas para estudos sistemáticos de PET e MRI para descobrir como o tamanho de um nanocarreador pode afetar a farmacocinética e a biodistribuição em ratos com tumores GBM. Os resultados não apenas confirmaram a eficácia de 3HM como vasos de entrega de GBM, eles também sugerem que as imagens PET e MRI da distribuição das nanopartículas e da cinética do tumor podem ser usadas para melhorar o projeto futuro de nanopartículas para o tratamento de GBM.
"Achei que nossos materiais híbridos 3HM poderiam trazer novas oportunidades terapêuticas para GBM, mas não esperava que isso acontecesse tão rapidamente, "diz Xu, que obteve uma patente para a tecnologia 3HM.
