Os pesquisadores do MIT desenvolveram uma maneira de tornar as células tumorais mais suscetíveis a certos tipos de tratamento contra o câncer, revestindo as células com nanopartículas antes de administrar os medicamentos.

Ao amarrar centenas de partículas minúsculas às superfícies das células tumorais na presença de uma força mecânica, os pesquisadores tornaram as células muito mais vulneráveis ​​ao ataque de uma droga que faz com que as células cancerosas se suicidem. Parece que as nanopartículas amarradas aumentam as forças exercidas nas células pelo fluxo do sangue, o que torna as células mais propensas a morrer.

"Quando você anexa muitas partículas às membranas dessas células, e, em seguida, expô-los a forças que imitam as do corpo humano, como fluxo de sangue, essas terapêuticas tornam-se mais eficazes. É uma forma de amplificar as forças nas células usando materiais poliméricos, "diz Michael Mitchell, um pós-doutorado no Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT e o principal autor do estudo.

Em testes em ratos, os pesquisadores descobriram que as nanopartículas amarradas tornam a droga que induz o suicídio celular 50 por cento mais eficaz, e essa combinação eliminou até 90 por cento das células tumorais nos camundongos.

Robert Langer, o professor do David H. Koch Institute no MIT, é o autor sênior do artigo, que aparece na edição de 20 de março da Nature Communications .

Aumentando a morte celular

Além de estudar as características genéticas e bioquímicas anormais dos tumores, cientistas e engenheiros nos últimos anos examinaram como as características físicas dos tumores contribuem para a progressão da doença. Tumores sólidos exploram forças físicas, como o aumento da rigidez e alteração do fluxo sanguíneo, para aumentar sua sobrevivência e crescimento. As forças exercidas pelo fluxo de sangue e fluido nos tecidos moles também afetam o comportamento do câncer e de uma variedade de células hospedeiras.

No novo estudo, a equipe do MIT decidiu determinar se as forças físicas, como as exercidas pelo fluxo sanguíneo, podem influenciar a forma como os tumores respondem ao tratamento com drogas. Eles se concentraram em uma droga experimental conhecida como TRAIL, que é uma proteína expressa em diferentes células do sistema imunológico. TRAIL é um membro de uma família de fatores de necrose tumoral que se ligam a receptores de morte nas membranas celulares, enviando-lhes um sinal que estimula a apoptose, ou morte celular programada.

Experimentos iniciais revelaram que as células tumorais se tornaram mais suscetíveis a essa droga após serem expostas a forças de cisalhamento de fluidos fisiológicos. "Nessas condições de fluxo, mais células tumorais começaram a morrer na presença do agente terapêutico, "Mitchell diz.

Isso levou os pesquisadores a supor que eles poderiam tornar as células ainda mais suscetíveis ao tratamento, aumentando as forças que agem sobre elas. Uma maneira de fazer isso é anexar partículas minúsculas às superfícies das células. Agindo como bolas em uma corda, as partículas amarradas batem e puxam a superfície da célula tumoral conforme o sangue flui, tornando as células mais suscetíveis ao sinal de morte celular da droga.

As partículas, que pode ser injetado na corrente sanguínea, são feitos de polímeros biodegradáveis ​​conhecidos como PLGA. Essas partículas são revestidas com outro polímero, PEG, que é marcado com um ligante ou anticorpo específico para proteínas encontradas em superfícies de células tumorais, o que permite que eles sejam amarrados à superfície.

Em testes em ratos, os pesquisadores descobriram que anexar partículas às células tumorais e depois tratá-las com TRAIL matou as células tumorais metastáticas na corrente sanguínea e também reduziu a progressão de tumores sólidos em camundongos. Os pesquisadores testaram partículas que variam de 100 nanômetros a 1 micrômetro e descobriram que as maiores eram mais eficazes. Também, à medida que um maior número de partículas foram amarradas à superfície, mais células morreram.

O efeito do tratamento parece ser específico para células tumorais e não induz apoptose em células saudáveis, dizem os pesquisadores.

Interações forçadas

Os pesquisadores acreditam que as partículas podem aumentar os efeitos do TRAIL, comprimindo o manto de moléculas que geralmente envolve as células tumorais, tornando mais fácil para a droga interagir com os receptores na superfície da célula que ativam a via de morte celular.

"Quando você expõe as células a forças e essas partículas estão caindo na célula, eles podem estar achatando todas essas moléculas na superfície. Então, o receptor pode entrar em contato melhor com o TRAIL para induzir a morte das células tumorais, "Mitchell diz.

A equipe do MIT agora está explorando a possibilidade de usar essa abordagem em combinação com outras drogas que estimulam uma resposta imunológica, como as drogas que induzem uma "tempestade de citocinas" - uma grande liberação de substâncias químicas de sinalização que atrai muitas células do sistema imunológico ao local para destruir o tumor.

"Estamos muito interessados ​​em abordagens combinadas onde você pode atingir as células tumorais com muitas terapias baseadas no sistema imunológico e, em seguida, explorar as forças físicas às quais essas células são expostas, como uma nova maneira de matá-los, "Mitchell diz.