Estudo revela desenvolvimento promissor em nanotecnologias de combate ao câncer

Expressão de proteínas associadas à endocitose em células endoteliais normais e associadas a tumores antes e depois da incubação de nanopartículas. Crédito:Materiais Avançados (2024). DOI:10.1002/adma.202403986

Um novo estudo conduzido pelo Laboratório Wilhelm da Universidade de Oklahoma examina um desenvolvimento promissor em nanoengenharia biomédica. Publicado em Materiais Avançados , o estudo explora novas descobertas sobre o transporte de nanomedicamentos contra o câncer em tumores sólidos.

Um equívoco frequente sobre muitos tumores sólidos malignos é que eles são compostos apenas por células cancerígenas. No entanto, os tumores sólidos também incluem células saudáveis, como células do sistema imunológico e vasos sanguíneos. Esses vasos sanguíneos são rodovias de transporte de nutrientes que os tumores precisam para crescer, mas também podem ser um caminho para a entrega de medicamentos, inclusive para nanomedicamentos contra o câncer.

Os vasos sanguíneos e as células endoteliais dentro deles são o método de transporte examinado no novo estudo liderado por Lin Wang, Ph.D., que foi pesquisador associado de pós-doutorado no Laboratório Wilhelm enquanto conduzia o estudo e é o primeiro autor do publicação. As células endoteliais revestem os vasos sanguíneos e gerenciam a troca entre a corrente sanguínea e os tecidos circundantes. Essas células são a primeira barreira que as nanotecnologias encontram no processo de transporte para os tumores.

Os investigadores descobriram que as células endoteliais em tumores de cancro da mama têm duas vezes mais probabilidades de interagir com nanopartículas que transportam medicamentos do que as células endoteliais em tecido mamário saudável. Wang disse que as células endoteliais tumorais têm mais características de transporte do que as células endoteliais saudáveis, tornando-as canais ideais.

“Se você sabe que o mesmo tipo de célula em tecidos tumorais tem duas vezes mais probabilidade de interagir com os transportadores de medicamentos do que em tecidos saudáveis, então, em teoria, você deveria ser capaz de direcionar essas células para obter ainda mais nanopartículas entregues ao tumor, " disse Stefan Wilhelm, Ph.D., professor associado da Escola Stephenson de Engenharia Biomédica e autor correspondente do estudo.

A pesquisa foi conduzida em células endoteliais isoladas de tecidos de câncer de mama e isoladas de tecidos mamários saudáveis. Os próximos passos da pesquisa envolverão o exame de como as nanopartículas reagem no contexto de toda a arquitetura do tecido.

“Experimentos em nível de cultura celular são muito bons para tentar recapitular o que está acontecendo no corpo”, disse Wilhelm. "Trabalhando com colegas da OU Health Sciences, esperamos colocar as mãos não apenas nas células, mas em todo o tecido tumoral."

A equipe de pesquisa está trabalhando com o Stephenson Cancer Center para estabelecer um protocolo ético que permita ao laboratório acessar amostras armazenadas de tecido cancerígeno, em vez de apenas células isoladas. O Wilhelm Lab está focado no estudo da nanomedicina e no uso de nanopartículas para administração de medicamentos e diagnóstico. Em particular, a equipe está interessada em estudar a entrega de medicamentos em tecidos tumorais sólidos.

Do ponto de vista da engenharia, uma vantagem única do uso de nanopartículas para distribuição de medicamentos é que elas são pequenas e flexíveis o suficiente para serem projetadas como veículos de distribuição direta. Num ambiente de laboratório, as nanopartículas são frequentemente concebidas como pequenas esferas e carregadas com os medicamentos necessários. Depois, nas clínicas, são frequentemente administrados por via intravenosa aos pacientes. Essas drogas circulam pela corrente sanguínea e algumas delas entram no tumor.

Existem desafios associados a este tipo de transporte de medicamentos. Uma delas é que essas nanopartículas circulam por todo o corpo e, consequentemente, acumulam-se em outros órgãos – chamados órgãos fora do alvo – como o fígado, o baço e os rins. Como esses órgãos filtram o sangue, eles removem as nanopartículas, que muitas vezes são consideradas objetos estranhos pelo organismo.

O campo da nanomedicina existe há mais de 40 anos e existem dezenas de milhares de publicações sobre a utilização de nanopartículas para tratar cancros na fase pré-clínica. Mas há uma desconexão entre o número de publicações pré-clínicas e o número de formulações de nanopartículas aprovadas pela FDA que são realmente usadas em clínicas.

Dessas formulações aprovadas, uma fração é usada para tumores sólidos e a maioria trata tumores líquidos, como a leucemia. Wilhelm especula que isso se deve em parte à falta de compreensão total de como funciona o processo de entrega de nanopartículas.

“E se você não entende algo completamente, é difícil desenvolver soluções para esses problemas”, disse Wilhelm.

"Os pesquisadores começaram a voltar aos fundamentos do desenvolvimento da nanomedicina para entender a tradução do espaço pré-clínico para o clínico. Nosso laboratório quer se concentrar nesses fundamentos para entender melhor o campo e os mecanismos de entrega especificamente. Se entendermos estes fundamentais, podemos contribuir ainda mais para o campo", disse Wang.

De acordo com Wilhelm, a próxima grande questão é esta:agora que o laboratório quantificou e mostrou que as células endoteliais têm maior probabilidade de interagir e transportar estes nanomedicamentos, como pode esse transporte ser mais eficiente e específico para avançar nos tratamentos clínicos do cancro? À medida que estas questões forem respondidas, as oportunidades para avanços futuros nos cuidados de saúde oncológicos aumentarão.

"Estamos apenas arranhando a superfície ao usar o câncer de mama como nosso sistema modelo de câncer, mas nossas descobertas também podem ser relevantes para outros tipos de tumores sólidos", disse Wilhelm.

Mais informações: Lin Wang et al, Células Endoteliais Primárias Associadas ao Câncer de Mama Humana Favorecem Interações com Nanomedicamentos, Materiais Avançados (2024). DOI:10.1002/adma.202403986
Informações do diário: Materiais Avançados

Fornecido pela Universidade de Oklahoma

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