p A quimioterapia tem sido a espinha dorsal do tratamento do câncer por décadas, mas é notório por sua toxicidade para células saudáveis, efeitos colaterais graves, e fraco direcionamento dos tumores pretendidos. Os esforços para melhorar a eficácia e tolerabilidade da quimioterapia incluem o acondicionamento de medicamentos em nanopartículas, que pode protegê-los da degradação no corpo, controlar seu padrão de liberação, e proteger o paciente de alguns dos efeitos colaterais da droga. Contudo, nanopartículas até agora não conseguiram mostrar um acúmulo significativo nos locais-alvo, mesmo quando eles são projetados com proteínas de superfície projetadas para se ligar a tecidos específicos, em grande parte porque são rapidamente eliminados do sangue pelo fígado e baço. p Agora, uma nova técnica chamada ELeCt (quimioterapia alavancada por eritrócitos) desenvolvida no Instituto Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia de Harvard e na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) John A. Paulson visa resolver esses problemas usando o antigo truque do Cavalo de Tróia para contrabandear drogas - carregou nanopartículas no tecido pulmonar canceroso, montando-as nos próprios glóbulos vermelhos do corpo (eritrócitos). Quando as células vermelhas do sangue se comprimem fortemente através dos minúsculos capilares do pulmão, as nanopartículas são cortadas e captadas pelas células pulmonares com sucesso dez vezes maior do que as nanopartículas flutuantes, e melhorou dramaticamente a sobrevivência de camundongos com metástase de câncer de pulmão. A pesquisa é relatada em Avanços da Ciência .

p "30-55% dos pacientes com câncer avançado apresentam metástases para o pulmão, devido ao seu grande número de capilares, e atualmente não há tratamento para metástases pulmonares em si, "disse o co-primeiro autor Zongmin Zhao, Ph.D., um pós-doutorado no laboratório de Samir Mitragotri no Wyss Institute e SEAS. "O ELeCt explora esses mesmos vasos sanguíneos para fornecer medicamentos que combatem a metástase pulmonar de maneira eficaz, e tem grande potencial para ser desenvolvido em um tratamento clínico. "

p Para criar o sistema ELeCt, Zhao e seus colaboradores carregaram doxorrubicina, uma droga comum de quimioterapia para câncer, em minúsculas nanopartículas compostas de um polímero biodegradável chamado PLGA. Eles então incubaram as nanopartículas com eritrócitos de camundongo e humanos, e descobriram que eles se ligam às superfícies das células com alta eficiência e sem danificá-las, permitindo que a dose da droga transportada pelos eritrócitos seja ajustada para se ajustar às diferentes dosagens necessárias.

p Em seguida, a equipe submeteu nanopartículas ligadas a eritrócitos ao estresse de cisalhamento correspondente ao pulmão in vitro para simular as condições que os eritrócitos encontram quando comprimem os capilares do pulmão, e observou que> 75% das nanopartículas foram cortadas de células de camundongo e humanas. Eles então injetaram eritrócitos de camundongos carregados com o construto ELeCt nas veias de camundongos vivos com melanoma que havia metástase em seus pulmões, e encontraram um teor de droga 16 vezes maior nos pulmões após 20 minutos em comparação com camundongos que receberam nanopartículas livres. Uma porção substancial das nanopartículas depositadas penetrou profundamente nos tumores metastáticos, sugerindo que este método de entrega de drogas é mais preciso e eficaz do que os métodos existentes.

p "O efeito colateral mais sério da doxorrubicina em humanos é a cardiotoxicidade, e com base em nossos experimentos, O ELeCt pode garantir que mais da droga vá para os pulmões, e não para o coração, "disse o co-primeiro autor Anvay Ukidve, um estudante de graduação no laboratório de Mitragotri no SEAS. "Este avanço pode reduzir significativamente o perigo para os pacientes com câncer que recebem este medicamento, e aumentar sua eficácia contra tumores de pulmão. "

p Para confirmar essa suspeita, a equipe monitorou o grau de metástase nos pulmões de camundongos com doença em estágio inicial que receberam ELeCt versus aqueles que receberam nanopartículas gratuitas, e viu que a metástase foi quase completamente inibida em todos os camundongos que receberam ELeCt ao longo de 23 dias - uma melhoria de 300 vezes em relação ao estado dos camundongos injetados com nanopartículas livres. ELeCt também melhorou a sobrevivência de camundongos tratados em 32 dias, enquanto os ratos tratados com nanopartículas livres sobreviveram apenas 3 dias a mais. Quando eles repetiram o experimento com camundongos com doença em estágio avançado, sua sobrevivência foi estendida por 9 dias com ELeCt, enquanto as nanopartículas livres não produziram nenhum benefício de sobrevivência.

p Além disso, todos os camundongos tratados com ELeCt mantiveram um peso corporal saudável, enquanto os camundongos que receberam uma injeção de droga livre experimentaram uma perda de peso significativa, sugerindo que os efeitos colaterais da doxorrubicina também foram mitigados por ELeCt. Os pesquisadores também demonstraram que outras drogas quimioterápicas podem ser carregadas nas nanopartículas e ligadas aos eritrócitos, incluindo paclitaxel, docetaxel, metotrexato, e uma combinação de 5-fluorouracil e metotrexato.

p "Nosso sistema ELeCt fornece simultaneamente soluções para uma série de problemas que afetam os atuais tratamentos de quimioterapia, incluindo efeitos colaterais tóxicos, altas doses necessárias, baixos níveis de penetrância nos tecidos-alvo, eliminação rápida do corpo, e liberação prematura de uma droga a partir de nanopartículas, "disse o autor correspondente Mitragotri, que é um membro do corpo docente do Wyss Institute, bem como o Hiller Professor of Bioengineering e Hansjörg Wyss Professor de Biologicamente Inspired Engineering no SEAS.

p Novos estudos tentarão descobrir os mecanismos de ligação das nanopartículas aos glóbulos vermelhos, de modo que a quantidade de cisalhamento necessária para removê-los (e, portanto, a dose do medicamento administrada) pode ser ajustada. A equipe também planeja determinar o cronograma de dosagem ideal para maximizar a inibição da metástase, bem como a capacidade do ELeCt de tratar metástases pulmonares derivadas de pacientes humanos, uma etapa crítica para traduzir a plataforma ELeCt em uma ferramenta clínica para o tratamento do câncer.

p "Esta tecnologia representa potencialmente um grande avanço em termos de aumento da eficácia e diminuição da toxicidade das quimioterapias existentes contra o câncer. É também um grande exemplo de avanços médicos que podem ser feitos tirando proveito de produtos biológicos, neste caso celular, sistemas de entrega que a Natureza já otimizou ao longo de milhares de anos de evolução, "disse o Diretor Fundador do Wyss Institute, Donald Ingber, M.D., Ph.D., que também é o professor Judah Folkman de Biologia Vascular na Harvard Medical School, o Programa de Biologia Vascular do Hospital Infantil de Boston, e Professor de Bioengenharia do SEAS.