Um nanossistema biomimético pode entregar proteínas terapêuticas para direcionar seletivamente os tumores cancerosos, de acordo com uma equipe de pesquisadores da Penn State.

Usando uma toxina de proteína chamada gelonina de uma planta encontrada nas montanhas do Himalaia, Os pesquisadores engaiolaram as proteínas em nanopartículas de estrutura orgânica metálica automontada (MOF) para protegê-las do sistema imunológico do corpo. Para aumentar a longevidade do medicamento na corrente sanguínea e direcionar seletivamente o tumor, a equipe envolveu o MOF com um revestimento feito de células do próprio tumor.

O sangue é um ambiente hostil para o fornecimento de drogas. O sistema imunológico do corpo ataca moléculas estranhas ou então as expulsa do corpo através do baço ou fígado. Mas células, incluindo células cancerosas, liberam pequenas partículas chamadas vesículas extracelulares que se comunicam com outras células do corpo e enviam um sinal de "não me coma" ao sistema imunológico.

"Projetamos uma estratégia para tirar proveito das vesículas extracelulares derivadas de células tumorais, "disse Siyang Zheng, professor associado de engenharia biomédica e elétrica na Penn State. "Removemos 99 por cento do conteúdo dessas vesículas extracelulares e, em seguida, usamos a membrana para envolver nossas nanopartículas de estrutura metal-orgânica. Se pudermos obter nossas vesículas extracelulares do paciente, através de biópsia ou cirurgia, então, as nanopartículas buscarão o tumor por meio de um processo chamado de direcionamento homotípico. "

Gong Cheng, autor principal de um novo artigo que descreve o trabalho da equipe e ex-bolsista de pós-doutorado no grupo de Zheng agora em Harvard, disse, "MOF é uma classe de materiais cristalinos montados por nós de metal e ligantes orgânicos. Em nosso projeto, a automontagem de nanopartículas de MOF e o encapsulamento de proteínas são obtidos simultaneamente por meio de uma abordagem de um único recipiente em ambiente aquoso. Os sites de afinidade de metal enriquecido em superfícies MOF agem como o gancho de botão, portanto, a membrana da vesícula extracelular pode ser facilmente dobrada nas nanopartículas de MOF. Nossa estratégia biomimética faz com que as nanopartículas sintéticas pareçam vesículas extracelulares, mas eles têm a carga desejada dentro ".

O sistema de nanopartículas circula na corrente sanguínea até encontrar o tumor e se fixar na membrana celular. A célula cancerosa ingere a nanopartícula em um processo chamado endocitose. Uma vez dentro da célula, a maior acidez das vesículas de transporte intracelular da célula cancerosa faz com que as nanopartículas de estrutura orgânica metálica se quebrem e liberem a proteína tóxica no citosol e matem a célula.

"Nossa estrutura metal-orgânica tem capacidade de carga muito alta, então não precisamos usar muitas partículas e isso mantém a toxicidade geral baixa, "Zheng disse.

Os pesquisadores estudaram a eficácia do nanossistema e sua toxicidade em um pequeno modelo animal e relataram suas descobertas em um artigo de capa no Jornal da American Chemical Society .

Os pesquisadores acreditam que seu nanossistema fornece uma ferramenta para a entrega direcionada de outras proteínas que requerem camuflagem do sistema imunológico. A Penn State solicitou proteção de patente para a tecnologia.