Pesquisadores da Universidade Estadual de Ohio estão trabalhando em uma nova maneira de tratar o câncer resistente a medicamentos que os antigos gregos aprovariam - só que não é um cavalo de Tróia, mas DNA que esconde a força invasora.

Nesse caso, a força invasora é uma droga comum contra o câncer.

Em testes de laboratório, células de leucemia que se tornaram resistentes ao medicamento o absorveram e morreram quando o medicamento foi escondido em uma cápsula feita de DNA dobrado.

Anteriormente, outros grupos de pesquisa usaram a mesma técnica de embalagem, conhecido como "origami de DNA, "para frustrar a resistência aos medicamentos em tumores sólidos. Esta é a primeira vez que os pesquisadores mostraram que a mesma técnica funciona em células de leucemia resistentes aos medicamentos.

Os pesquisadores começaram a testar a cápsula em camundongos, e espero avançar para os testes de câncer em humanos dentro de alguns anos. Seus primeiros resultados aparecem no jornal Pequena .

O estudo envolveu um modelo pré-clínico de leucemia mieloide aguda (LMA) que desenvolveu resistência contra a droga daunorrubicina. Especificamente, quando as moléculas de daunorrubicina entram em uma célula AML, a célula os reconhece e os bombeia de volta através de aberturas na parede celular. É um mecanismo de resistência que o coautor do estudo John Byrd, do Centro Médico Wexner da Universidade Estadual de Ohio, em comparação com bombas de depósito que retiram água de um porão.

Ele e Carlos Castro, professor assistente de engenharia mecânica, liderou uma colaboração focada em esconder a daunorrubicina dentro de uma espécie de cavalo de Tróia molecular que pode contornar as bombas para que não possam ejetar a droga da célula.

"As células cancerosas têm novas maneiras de resistir às drogas, como essas bombas, e a parte empolgante de empacotar o medicamento dessa forma é que podemos contornar essas defesas para que o medicamento se acumule na célula cancerosa e faça com que ela morra, "disse Byrd, professor de medicina interna e diretor da Divisão de Hematologia. "Potencialmente, também podemos adaptar essas estruturas para fazê-las distribuir medicamentos seletivamente para as células cancerosas e não para outras partes do corpo onde podem causar efeitos colaterais ”.

"As nanoestruturas de origami de DNA têm muito potencial para entrega de drogas, não apenas para fazer veículos eficazes de entrega de drogas, mas permitindo novas maneiras de estudar a distribuição de drogas. Por exemplo, podemos variar a forma ou rigidez mecânica de uma estrutura com muita precisão e ver como isso afeta a entrada nas células, "disse Castro, diretor do Laboratório de Nanoengenharia e Biodesign.

Em testes, os pesquisadores descobriram que as células AML, que já havia mostrado resistência à daunorrubicina, absorveu com eficácia moléculas de drogas quando estavam escondidas dentro de minúsculas cápsulas em forma de bastão feitas de DNA. Sob o microscópio, os pesquisadores rastrearam as cápsulas dentro das células com marcadores fluorescentes.

Cada cápsula mede cerca de 15 nanômetros de largura e 100 nanômetros de comprimento - cerca de 100 vezes menor do que as células cancerosas que foi projetada para se infiltrar. Com quatro ocos, compartimentos internos abertos, parece menos com uma pílula que um humano engoliria e mais com um bloco de concreto alongado.

O pesquisador de pós-doutorado Christopher Lucas disse que o projeto maximiza a área de superfície disponível para transportar o medicamento. "A forma como a daunorrubicina funciona é se acomodando no DNA da célula cancerosa e evitando que ela se replique. Então, projetamos uma estrutura de cápsula que teria muitos pares de bases de DNA acessíveis para se encaixar. Quando a cápsula se quebra, as moléculas da droga são liberadas para inundar a célula. "

A equipe de Castro projetou as cápsulas para serem fortes e estáveis, para que eles não se desintegrassem totalmente e liberassem a maior parte das drogas até que fosse tarde demais para que a célula os cuspisse de volta.

E foi isso que eles viram com um microscópio de fluorescência - as células colocaram as cápsulas nas organelas que normalmente as digeriam, se fossem comida. Quando as cápsulas quebraram, as drogas inundaram as células e fizeram com que elas se desintegrassem. A maioria das células morreu nas primeiras 15 horas após o consumo das cápsulas.

Este trabalho é o primeiro esforço dos engenheiros do laboratório de Castro para desenvolver uma aplicação médica para as estruturas de origami de DNA que vêm construindo.

Embora o DNA seja estereotipadamente chamado de "blocos de construção da vida, "Os engenheiros hoje usam DNA natural e sintético como blocos de construção literais para dispositivos mecânicos. Anteriormente, os engenheiros do estado de Ohio criaram minúsculas dobradiças e pistões de DNA.

Como Castro apontou, O DNA é um polímero - embora de ocorrência natural - e ele e seus colegas o moldam em dispositivos minúsculos, ferramentas ou recipientes, explorando as interações físicas das bases que compõem a cadeia do polímero. Eles constroem cadeias a partir de sequências de DNA que se atraem naturalmente e se ligam umas às outras de certas maneiras, para que os longos polímeros se dobrem automaticamente, ou "automontar, "em formas úteis.

No caso deste cavalo de Tróia de DNA, os pesquisadores usaram o genoma de um bacteriófago comum, um vírus que infecta bactérias, e fitas sintéticas que foram projetadas para dobrar o DNA do bacteriófago. Embora a forma dobrada desempenhe uma função, o próprio DNA não, explicou Patrick Halley, um estudante de graduação em engenharia que está fazendo esse trabalho para obter seu mestrado.

"Uma das coisas mais difíceis de transmitir quando você está apresentando essa tecnologia às pessoas é que a cápsula de DNA não faz nada, exceto manter uma forma. É apenas uma estática, estrutura rígida que carrega coisas. Ele não codifica nenhuma proteína ou faz qualquer outra coisa que normalmente pensamos que o DNA faz, "Halley disse.

Mantendo a ideia de fabricação de origami de DNA, Castro disse que espera criar um processo simplificado e economicamente viável para a construção das cápsulas - e também de outras formas - como parte de um sistema modular de distribuição de medicamentos.

Byrd disse que a técnica deve funcionar em quase todas as formas de câncer resistente a medicamentos, se estudos adicionais mostrarem que ela pode ser efetivamente traduzida em modelos animais. embora ele parasse de sugerir que funcionaria contra patógenos como bactérias, onde os mecanismos de resistência aos medicamentos podem ser diferentes.