Muitos agentes quimioterápicos usados ​​para tratar cânceres estão associados a efeitos colaterais de gravidade variável, porque são tóxicos para as células normais e também para os tumores malignos. Isso motivou a busca por alternativas eficazes aos fármacos sintéticos com os quais a maioria dos cânceres é tratada atualmente. O uso de fosfato e citrato de cálcio para esta finalidade vem sendo discutido há alguns anos, uma vez que levam à morte celular quando entregues diretamente nas células, enquanto sua presença na circulação tem pouco ou nenhum efeito tóxico. O problema consiste em encontrar formas de contornar os mecanismos que controlam a captação desses compostos pelas células, e garantir que os compostos atuem seletivamente nas células que se deseja eliminar. Pesquisadores do Departamento de Química da LMU, liderado pelo Dr. Constantin von Schirnding, Dra. Hanna Engelke e Prof. Thomas Bein, agora relatam o desenvolvimento de uma classe de novas nanopartículas amorfas feitas de cálcio e citrato, que são capazes de quebrar as barreiras de absorção, e matar células tumorais de forma direcionada.

Tanto o fosfato de cálcio quanto o citrato estão envolvidos na regulação de muitas vias de sinalização celular. Portanto, os níveis dessas substâncias presentes no citoplasma são rigidamente controlados, a fim de evitar a interrupção dessas vias. Crucialmente, as nanopartículas descritas no novo estudo são capazes de contornar esses controles regulatórios. "Preparamos nanopartículas amorfas e porosas compostas por fosfato de cálcio e citrato, que são encapsulados em uma camada lipídica, "Von Schirnding explica. O encapsulamento garante que essas partículas sejam prontamente absorvidas pelas células, sem desencadear contra-medidas. Uma vez dentro da célula, a camada lipídica é quebrada de forma eficiente, e grandes quantidades de cálcio e citrato são depositadas no citoplasma.

Experimentos com células em cultura revelaram que as partículas são seletivamente letais - matando células cancerosas, mas deixando células saudáveis ​​(que também absorvem partículas) essencialmente ilesas. "Claramente, as partículas podem ser altamente tóxicas para as células cancerosas. De fato, descobrimos que quanto mais agressivo o tumor, quanto maior o efeito de matar, "diz Engelke.

Durante a captação celular, as nanopartículas adquirem um segundo revestimento de membrana. Os autores do estudo postulam que um mecanismo desconhecido - que é específico das células cancerosas - causa uma ruptura desta membrana externa, permitindo que o conteúdo das vesículas vaze para o citoplasma. Em células saudáveis, por outro lado, esta camada mais externa mantém sua integridade, e as vesículas são subsequentemente excretadas intactas no meio extracelular.

"A toxicidade altamente seletiva das partículas possibilitou que tratássemos com sucesso dois tipos diferentes de tumores pleurais altamente agressivos em camundongos. Com apenas duas doses, administrado localmente, fomos capazes de reduzir o tamanho do tumor em 40 e 70%, respectivamente, ", diz Engelke. Muitos tumores pleurais são produtos metastáticos de tumores de pulmão, e eles se desenvolvem na cavidade pleural entre o pulmão e a caixa torácica. Porque esta região não é fornecida com sangue, é inacessível aos agentes quimioterápicos. "Em contraste, nossas nanopartículas podem ser introduzidas diretamente na cavidade pleural, "diz Bein. Além disso, ao longo de um tratamento de dois meses, nenhum sinal de efeitos colaterais graves foi detectado. Geral, esses resultados sugerem que as novas nanopartículas têm grande potencial para o desenvolvimento de novos tratamentos para outros tipos de câncer.