Pesquisadores desenvolvem nanopartícula que pode penetrar na barreira hematoencefálica
Crédito:Unsplash/CC0 Domínio Público Pesquisadores do Sylvester Comprehensive Cancer Center da University of Miami Miller School of Medicine desenvolveram uma nanopartícula que pode penetrar na barreira hematoencefálica. Seu objetivo é matar tumores primários de câncer de mama e metástases cerebrais em um único tratamento, e sua pesquisa mostra que o método pode reduzir tumores de mama e cerebrais em estudos de laboratório.
As metástases cerebrais, como são chamados esses tumores secundários, surgem mais comumente de tumores sólidos como câncer de mama, pulmão e cólon e estão frequentemente associadas a um mau prognóstico. Quando o câncer atinge o cérebro, pode ser difícil seguir o tratamento, em parte por causa da barreira hematoencefálica, uma membrana quase impenetrável que separa o cérebro do resto do corpo.
A nanopartícula da equipe de Sylvester poderá um dia ser usada para tratar metástases com o benefício adicional de tratar o tumor primário ao mesmo tempo, de acordo com Shanta Dhar, Ph.D., professora associada de Bioquímica e Biologia Molecular e diretora assistente de Tecnologia. e Inovação na Sylvester, que liderou o estudo. Ela é autora sênior de um artigo publicado em 6 de maio na revista Proceedings of the National Academy of Sciences .
Ao carregar a partícula com dois pró-fármacos que têm como alvo as mitocôndrias, o centro de produção de energia da célula, os investigadores mostraram que o seu método poderia reduzir os tumores da mama e do cérebro em estudos pré-clínicos.
“Sempre digo que a nanomedicina é o futuro, mas é claro que já estivemos nesse futuro”, disse Dhar, referindo-se às vacinas COVID-19 disponíveis comercialmente, que utilizam nanopartículas na sua formulação. "A nanomedicina é definitivamente também o futuro da terapêutica contra o câncer."
O novo método utiliza uma nanopartícula feita de um polímero biodegradável, previamente desenvolvida pela equipe de Dhar, aliada a dois medicamentos também desenvolvidos em seu laboratório que visam as fontes de energia do câncer. Como as células cancerígenas muitas vezes têm uma forma de metabolismo diferente das células saudáveis, sufocar o seu metabolismo pode ser uma forma eficaz de matar tumores sem danificar outros tecidos.
Um desses medicamentos é uma versão modificada de um medicamento quimioterápico clássico, a cisplatina, que mata as células cancerígenas ao danificar o DNA das células em rápido crescimento, interrompendo efetivamente o seu crescimento. Mas as células tumorais podem reparar o seu ADN, conduzindo por vezes à resistência à cisplatina.
A equipe de Dhar modificou a droga para mudar seu alvo do DNA nuclear, o DNA que constitui nossos cromossomos e genoma, para o DNA mitocondrial. As mitocôndrias são as fontes de energia das nossas células e contêm os seus próprios genomas, muito mais pequenos – e, o que é mais importante para fins terapêuticos do cancro, não têm a mesma maquinaria de reparação do ADN que os nossos genomas maiores têm.
Como as células cancerígenas podem alternar entre diferentes fontes de energia para sustentar o seu crescimento e proliferação, os investigadores combinaram a sua cisplatina modificada, a que chamam Platin-M, e ataca o processo de geração de energia conhecido como fosforilação oxidativa, com outro medicamento que desenvolveram, o Mito-DCA. , que visa especificamente uma proteína mitocondrial conhecida como quinase e inibe a glicólise, um tipo diferente de geração de energia.
Dhar disse que é um longo caminho para desenvolver uma nanopartícula que possa acessar o cérebro. Ela tem trabalhado com nanopartículas durante toda a sua carreira independente e, em um projeto anterior estudando diferentes formas de polímeros, os pesquisadores notaram que uma pequena fração de algumas dessas nanopartículas chegou ao cérebro em estudos pré-clínicos. Ao aprimorar ainda mais esses polímeros, a equipe de Dhar desenvolveu uma nanopartícula que pode atravessar tanto a barreira hematoencefálica quanto a membrana externa das mitocôndrias.
“Houve muitos altos e baixos para descobrir isso, e ainda estamos trabalhando para entender o mecanismo pelo qual essas partículas atravessam a barreira hematoencefálica”, disse Dhar.
A equipe então testou as nanopartículas especializadas carregadas de drogas em estudos pré-clínicos e descobriu que elas trabalham para reduzir tanto os tumores de mama quanto as células de câncer de mama que foram semeadas no cérebro para formar tumores ali. A combinação nanopartícula-droga também pareceu não ser tóxica e prolongou significativamente a sobrevivência em estudos de laboratório.
Em seguida, a equipe quer testar seu método em laboratório para replicar mais de perto as metástases cerebrais humanas, talvez até usando células cancerígenas derivadas de pacientes. Eles também querem testar a droga em modelos laboratoriais de glioblastoma, um câncer cerebral particularmente agressivo.
"Estou realmente interessado na química de polímeros, e usar isso para fins médicos realmente me fascina", disse Akash Ashokan, estudante de doutorado da Universidade de Miami que trabalha no laboratório de Dhar e coautor do estudo junto com o estudante de doutorado Shrita Sarkar. “É ótimo ver isso aplicado à terapêutica do câncer”.
