p Pesquisadores da Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) em Munique sintetizaram nanopartículas que podem ser induzidas por uma mudança no pH para liberar uma dose mortal de ferro ionizado dentro das células. Este mecanismo pode potencialmente abrir novas abordagens para a eliminação direcionada de tumores malignos. p Os íons desempenham papéis cruciais em todos os aspectos da biologia celular. Eles acionam cascatas de sinalização, regular as atividades enzimáticas e controlar o pH da mídia intra e extracelular. As concentrações de íons livres são, portanto, rigidamente reguladas, e mudanças repentinas em seus níveis intracelulares podem induzir a morte celular programada. Contudo, esse mesmo fato tornou difícil elucidar os complexos mecanismos que controlam as concentrações de íons nas células. Como as células agem rapidamente para bloquear a importação de íons em excesso, eles resistem efetivamente às tentativas de manipular os níveis de íons intracelulares. Uma equipe de pesquisa liderada por Hanna Engelke e Evelyn Ploetz (Faculdade de Química e Farmácia, LMU) já sintetizou nanopartículas que tornam possível - pela primeira vez - desencadear rapidamente a liberação em grande escala de ferro iônico dentro das células de maneira controlada. Isso, por sua vez, precipita uma forma de morte celular inflamatória conhecida como piroptose, um tipo de reação específica das células do sistema imunológico inato. De acordo com o novo estudo, que aparece no jornal Materiais avançados , a capacidade de induzir piroptose sob demanda poderia, em princípio, ser utilizada para eliminar células malignas, e para desencadear uma reação imunológica que é especificamente dirigida contra o câncer.

p O efeito de liberação rápida é um resultado direto das propriedades estruturais das nanopartículas, que pertencem a uma classe de substâncias conhecidas como estruturas metal-orgânicas (MOFs). Os interstícios formados por essas estruturas fornecem locais de ligação idênticos aos quais outras substâncias - neste caso, complexos de ferro-oxigênio - podem ser especificamente anexados. "Estruturalmente, esses sítios de ligação são minúsculos hexágonos que estão conectados uns aos outros por moléculas ligantes orgânicas, "Ploetz explica." MOFs podem ser considerados andaimes, e os poros dentro de cada nanopartícula são grandes o suficiente para permitir que os parceiros de reação se difundam nelas. "Além disso, as nanopartículas são revestidas com lipídios, o que permite que sejam absorvidos pelas células.

p Uma vez dentro da célula, as nanopartículas são transportadas para organelas chamadas lisossomas, onde eles são degradados. "Fomos capazes de demonstrar que a taxa de degradação depende do pH do meio extracelular. Se o valor do pH for relativamente baixo, como é em um meio ácido, degradação ocorre rapidamente, que resulta em uma liberação repentina e massiva de íons de ferro, "Diz Ploetz. Ela e seus colegas suspeitam que esse efeito seja atribuído ao fato de que, sob condições levemente ácidas, a forma reduzida do aminoácido cisteína - que promove a dissolução das nanopartículas - está presente em excesso.

p "Ficamos particularmente surpresos ao descobrir que a liberação de ferro das nanopartículas não induziu a ferroptose, como se poderia esperar na presença de excesso de ferro. Em vez de, eles desencadeiam uma reação conhecida como piroptose, ", diz Ploetz. A indução da piroptose nas células do sistema imunológico inato resulta em uma forte reação inflamatória, que mata a célula em questão, mas pode servir como um sinal que ativa a imunidade antitumoral.

p Os autores apontam que essas nanopartículas têm grande potencial como agentes terapêuticos, particularmente no tratamento de tumores malignos. "O meio extracelular dentro dos tumores é mais ácido do que o associado às células normais. Em princípio, esta diferença de pH pode ser explorada para a liberação direcionada do ferro dentro do ambiente do tumor. Isso permitiria que as nanopartículas atacassem o tumor primário diretamente, enquanto induz a piroptose para ativar o sistema imunológico, "diz Ploetz." Mas como suas propriedades podem ser prontamente controladas alterando o pH, eles também são ideais para aplicação em outros contextos. "