As nanopartículas oferecem uma maneira promissora de fornecer medicamentos contra o câncer de uma forma direcionada, ajudando a matar tumores enquanto preserva o tecido saudável. Contudo, a maioria das nanopartículas que foram desenvolvidas até agora são limitadas a transportar apenas um ou dois medicamentos.

Os químicos do MIT agora mostraram que podem empacotar três ou mais medicamentos em um novo tipo de nanopartícula, permitindo-lhes projetar terapias de combinação personalizadas para o câncer. Em testes em ratos, os pesquisadores mostraram que as partículas podem entregar com sucesso três drogas quimioterápicas e reduzir tumores.

No mesmo estudo, que aparece na edição de 14 de setembro do Jornal da American Chemical Society , os pesquisadores também mostraram que, quando as drogas são fornecidas por nanopartículas, eles não funcionam necessariamente pelo mesmo mecanismo de dano ao DNA como quando entregues em sua forma tradicional.

Isso é significativo porque a maioria dos cientistas geralmente assume que as nanopartículas funcionam da mesma forma que as drogas originais, disse Jeremiah Johnson, o Professor Associado de Química do Desenvolvimento de Carreira da Firmenich e o autor sênior do artigo. Mesmo que a versão em nanopartículas da droga ainda mate as células cancerosas, é importante conhecer o mecanismo de ação subjacente ao escolher as terapias combinadas e buscar a aprovação regulatória de novos medicamentos, ele diz.

"As pessoas tendem a considerar que quando você coloca um medicamento em uma nanopartícula é o mesmo medicamento, apenas em uma nanopartícula, "Diz Johnson." Aqui, em colaboração com Mike Hemann, conduzimos uma caracterização detalhada usando um ensaio de interferência de RNA que Mike desenvolveu para ter certeza de que a droga ainda está atingindo o mesmo alvo na célula e fazendo tudo que faria se não estivesse em uma nanopartícula. "

Os principais autores do artigo são Jonathan Barnes, um ex-pós-doutorado do MIT; e Peter Bruno, pós-doutorado no Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT. Outros autores são alunos de graduação Hung Nguyen e Jenny Liu, ex-pós-doutorado Longyan Liao, e Michael Hemann, professor associado de biologia e membro do Instituto Koch.

Controle preciso

A nova técnica de produção de nanopartículas, que o laboratório de Johnson relatou pela primeira vez em 2014, difere de outros métodos que encapsulam drogas ou os anexam quimicamente a uma partícula. Em vez de, a equipe do MIT cria partículas a partir de blocos de construção que já contêm moléculas de drogas. Eles podem juntar os blocos de construção em uma estrutura específica e controlar com precisão quanto de cada medicamento é incorporado.

"Podemos tomar qualquer droga, contanto que tenha um grupo funcional [um grupo de átomos que permite a uma molécula participar de reações químicas], e podemos carregá-lo em nossas partículas exatamente na proporção que quisermos, e liberá-lo exatamente nas condições que desejamos, "Johnson diz." É muito modular. "

Uma vantagem importante é que essa abordagem pode ser usada para fornecer medicamentos que normalmente não podem ser encapsulados por métodos tradicionais.

Usando as novas partículas, os pesquisadores administraram doses de três drogas quimioterápicas - cisplatina, doxorrubicina, e camptotecina - em concentrações que seriam tóxicas se administradas por injeção em todo o corpo, como geralmente são as drogas quimioterápicas. Em ratos que receberam este tratamento, os tumores ovarianos diminuíram e os ratos sobreviveram muito mais tempo do que os ratos não tratados, com poucos efeitos colaterais.

"Realizar quimioterapia combinada usando essas novas nanopartículas de polímero é uma abordagem nova e estimulante para quimioterápicos, e esta plataforma de polímero é particularmente promissora por sua capacidade de transportar uma grande carga de medicamentos e entregá-los em um acionado, maneira controlada, "diz Todd Emrick, um professor de ciência de polímeros e engenharia da Universidade de Massachusetts em Amherst que não esteve envolvido no estudo.

Mecanismo inesperado

Usando um método desenvolvido pelo laboratório de Hemann, os pesquisadores então investigaram como suas drogas de nanopartículas afetam as células. A técnica mede os efeitos dos medicamentos contra o câncer em mais de 100 genes envolvidos na morte celular programada, muitas vezes desencadeada por medicamentos contra o câncer. Isso permite que os cientistas classifiquem os medicamentos com base nos grupos de genes que eles afetam.

"Drogas que danificam o DNA se agrupam em agentes indutores de danos ao DNA, e drogas que inibem topoisomerases se agrupam em outra região, "Diz Johnson." Se você tem uma droga cujo mecanismo não conhece, você pode fazer este teste e ver se o medicamento se agrupa com outros medicamentos cujas ações são conhecidas. Isso permite que você faça uma hipótese sobre o que a droga desconhecida está fazendo. "

Os pesquisadores descobriram que a camptotecina e a doxorrubicina distribuídas por nanopartículas funcionaram exatamente como o esperado. Contudo, a cisplatina não. A cisplatina normalmente atua ligando fitas adjacentes de DNA, causando danos que são quase impossíveis de serem reparados pela célula. Quando entregue na forma de nanopartículas, os pesquisadores descobriram que a cisplatina atua mais como uma droga diferente à base de platina conhecida como oxaliplatina. Esta droga também mata células, mas por um mecanismo diferente:liga-se ao DNA, mas induz um padrão diferente de danos ao DNA.

Os pesquisadores levantam a hipótese de que, após a cisplatina ser liberada da nanopartícula, por meio de uma reação que dá início a um grupo conhecido como carboxilato, o grupo carboxilato então se reconecta de uma maneira que faz a droga agir mais como a oxaliplatina. Muitos outros pesquisadores anexam cisplatina às nanopartículas da mesma maneira, portanto, Johnson suspeita que esse seja um problema mais generalizado.

Seu laboratório está trabalhando agora em uma nova versão da nanopartícula de cisplatina que opera de acordo com o mesmo mecanismo da cisplatina normal. A equipe também está desenvolvendo nanopartículas com diferentes combinações de drogas para testar contra o câncer de pâncreas e outros tipos de câncer.

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.