p Em um grande avanço na nanomedicina, Cientistas da Arizona State University (ASU), em colaboração com pesquisadores do Centro Nacional de Nanociência e Tecnologia (NCNST), da Academia Chinesa de Ciências, programaram com sucesso os nanorrobôs para reduzir os tumores, cortando seu suprimento de sangue. p “Desenvolvemos o primeiro totalmente autônomo, Sistema robótico de DNA para um projeto de drogas muito preciso e terapia direcionada ao câncer, "disse Hao Yan, diretor do Centro de Design Molecular e Biomimética do Instituto ASU Biodesign e o Professor Milton Glick na Escola de Ciências Moleculares.

p "Além disso, esta tecnologia é uma estratégia que pode ser usada para muitos tipos de câncer, uma vez que todos os vasos sanguíneos que alimentam o tumor sólido são essencialmente os mesmos, "disse Yan.

p A demonstração bem-sucedida da tecnologia, o primeiro estudo de seu tipo em mamíferos que utilizam câncer de mama, melanoma, modelos de camundongos com câncer de ovário e pulmão, foi publicado no jornal Nature Biotechnology .

p Procurar e destruir

p Yan é um especialista na área de origami de DNA, que nas últimas duas décadas, desenvolveu manufatura em escala atômica para construir estruturas cada vez mais complexas.

p Os tijolos para construir suas estruturas vêm do DNA, que pode se dobrar em todos os tipos de formas e tamanhos - todos em uma escala mil vezes menor que a largura de um cabelo humano - na esperança de um dia revolucionar a computação, eletrônica e medicina.

p Esse dia pode estar chegando um pouco mais rápido do que o previsto.

p Nanomedicina é um novo ramo da medicina que busca combinar a promessa da nanotecnologia para abrir caminhos inteiramente novos para tratamentos, como fazer minúsculo, nanopartículas do tamanho de uma molécula para diagnosticar e tratar doenças difíceis, especialmente câncer.

p Até agora, o desafio para o avanço da nanomedicina tem sido difícil porque os cientistas queriam projetar, construir e controlar cuidadosamente os nanorrobôs para procurar e destruir ativamente os tumores cancerígenos - sem prejudicar as células saudáveis.

p A equipe internacional de pesquisadores superou esse problema usando uma estratégia aparentemente simples para procurar e matar de fome um tumor de maneira muito seletiva.

p Este trabalho foi iniciado há cerca de 5 anos. Os pesquisadores do NCNST primeiro queriam cortar especificamente o suprimento de sangue do tumor induzindo a coagulação do sangue com alta eficácia terapêutica e perfis de segurança em vários tumores sólidos usando nanocarreadores baseados em DNA. A experiência do Prof. Hao Yan atualizou o design da nanomedicina para ser um sistema robótico totalmente programável, capaz de cumprir sua missão inteiramente por conta própria.

p "Esses nanorrobôs podem ser programados para transportar cargas úteis moleculares e causar bloqueios no fornecimento de sangue ao tumor no local, que pode levar à morte do tecido e reduzir o tumor, "disse Baoquan Ding, um professor do NCNST, localizado em Pequim, China.

p Nanorobôs para o resgate

p Para realizar seu estudo, os cientistas tiraram proveito de um modelo de tumor de camundongo bem conhecido, onde células cancerosas humanas são injetadas em um camundongo para induzir o crescimento agressivo do tumor.

p Uma vez que o tumor estava crescendo, os nanorrobôs foram implantados para ajudar.

p Cada nanorrobô é feito de uma superfície plana, folha retangular de origami de DNA, 90 nanômetros por 60 nanômetros de tamanho. Uma enzima chave de coagulação do sangue, chamada trombina, está preso à superfície.

p A trombina pode bloquear o fluxo sanguíneo do tumor coagulando o sangue dentro dos vasos que alimentam o crescimento do tumor, causando uma espécie de mini ataque cardíaco tumoral, e levando à morte do tecido tumoral.

p Primeiro, uma média de quatro moléculas de trombina foi anexada a uma estrutura plana de DNA. Próximo, a folha plana foi dobrada sobre si mesma como uma folha de papel em um círculo para fazer um tubo oco.

p Eles foram injetados com um IV em um camundongo, então viajou por toda a corrente sanguínea, localizando os tumores.

p A chave para programar um nanorrobô que ataca apenas uma célula cancerosa era incluir uma carga útil especial em sua superfície, chamado de aptâmero de DNA. O aptâmero de DNA pode atingir especificamente uma proteína, chamado nucleolina, que é feito em grandes quantidades apenas na superfície das células endoteliais tumorais - e não é encontrado na superfície das células saudáveis.

p Uma vez ligado à superfície do vaso sanguíneo tumoral, o nanorrobô foi programado, como o famoso cavalo de Tróia, para entregar sua carga de droga desavisada no coração do tumor, expor uma enzima chamada trombina, que é a chave para a coagulação do sangue.

p Os nanorrobôs trabalharam rápido, reunindo-se em grande número para cercar rapidamente o tumor, poucas horas após a injeção.

p Design seguro e sonoro

p Em primeiro lugar, a equipe mostrou que os nanorrobôs eram seguros e eficazes na redução de tumores.

p "O nanorrobô provou ser seguro e imunologicamente inerte para uso em camundongos normais e, também em porcos em miniatura de Bama, mostrando nenhuma mudança detectável na coagulação normal do sangue ou morfologia celular, "disse Yuliang Zhao, também professor do NCNST e cientista-chefe da equipe colaborativa internacional.

p Mais importante, não havia evidências de nanorrobôs se espalhando para o cérebro, onde poderiam causar efeitos colaterais indesejados, como um derrame.

p "Os nanorrobôs são decididamente seguros nos tecidos normais de camundongos e animais de grande porte, "disse Guangjun Nie, outro professor do NCNST e um membro-chave da equipe colaborativa.

p O tratamento bloqueou o suprimento de sangue do tumor e gerou danos ao tecido tumoral em 24 horas, embora não tenha efeito nos tecidos saudáveis. Depois de atacar tumores, a maioria dos nanorrobôs foi eliminada e degradada do corpo após 24 horas.

p Por dois dias, havia evidências de trombose avançada, e 3 dias, trombos em todos os vasos tumorais foram observados.

p A chave é ativar a trombina apenas quando ela estiver dentro dos vasos sanguíneos do tumor. Também, no modelo de camundongo melanoma, 3 de 8 camundongos que receberam a terapia com nanorrobôs mostraram regressão completa dos tumores. O tempo médio de sobrevivência mais que dobrou, estendendo-se de 20,5 a 45 dias.

p Eles também testaram seu sistema em um modelo de câncer de pulmão de camundongo primário, que imita o curso clínico humano de pacientes com câncer de pulmão. Eles mostraram redução dos tecidos tumorais após um tratamento de 2 semanas.

p Ciência do muito pequeno vai grande

p Para Yan, o importante marco do estudo representa o fim do começo para a nanomedicina.

p "O nanorrobô de entrega de trombina de DNA constitui um grande avanço na aplicação da nanotecnologia de DNA para a terapia do câncer, "disse Yan." Em um modelo de camundongo com melanoma, o nanorrobô não apenas afetou o tumor primário, mas também evitou a formação de metástases, mostrando potencial terapêutico promissor. "

p Yan e seus colaboradores estão agora buscando parceiros clínicos para desenvolver ainda mais essa tecnologia.

p "Acho que estamos muito mais próximos do real, aplicações médicas práticas da tecnologia, "disse Yan." Combinações de diferentes nanorrobôs racionalmente projetados carregando vários agentes podem ajudar a atingir o objetivo final da pesquisa do câncer:a erradicação de tumores sólidos e metástases vascularizadas. Além disso, a estratégia atual pode ser desenvolvida como uma plataforma de entrega de drogas para o tratamento de outras doenças por meio da modificação da geometria das nanoestruturas, os grupos de alvos e as cargas carregadas. "