O câncer de pulmão é um dos cânceres mais comuns e tem uma das taxas de sobrevivência mais baixas do mundo. As citocinas, que são pequenas proteínas sinalizadoras, como a interleucina-12 (IL-12), demonstraram um potencial considerável como supressores tumorais robustos. No entanto, suas aplicações são limitadas devido a uma série de efeitos colaterais graves.



Em um artigo publicado na Nature Nanotechnology , O professor de engenharia biomédica Ke Cheng e seu grupo de pesquisa demonstraram que o uso de nanobolhas, chamadas exossomos, por meio de um método de tratamento por inalação pode entregar diretamente o RNA mensageiro (mRNA) da IL-12 aos pulmões. Os mRNAs são os modelos para a produção de proteínas específicas que participam de uma variedade de funções celulares.

Embora os cientistas já tenham usado lipossomas (minúsculas partículas à base de gordura) ou nanopartículas lipídicas (LNPs) para entregar mRNA, este método tem vários problemas, incluindo a falta de direcionamento do tecido, onde as partículas não vão para os órgãos-alvo, e preocupações sobre a toxicidade potencial após exposição prolongada. Nos últimos 15 anos, o grupo de Cheng tem desenvolvido exossomos para uso como transportadores superiores de medicamentos em relação aos lipossomas e LNPs em indicações específicas.

Nova abordagem

Até agora, os médicos só conseguiram utilizar a IL-12 para tratar o cancro, injectando-a directamente no tumor ou na corrente sanguínea. O laboratório de Cheng descobriu que fazer com que o paciente – neste caso, camundongos – inalasse mRNA de IL-12 em exossomos não só poderia fornecer IL-12 concentrada localmente nos pulmões, mas também poderia combater melhor o câncer com efeitos colaterais mínimos.

O método de inalação é mais eficiente na construção de concentrações mais elevadas de IL-12 exatamente onde é necessário do que outras formas de entrega de mRNA, como o uso de lipossomas.

“Os exossomos geralmente são injetados sistemicamente na corrente sanguínea”, disse Cheng. "Neste novo estudo, mostramos que os exossomos inalados podem atingir eficientemente o pulmão e entregar uma carga anti-câncer de pulmão, o mRNA de IL-12. Este é um grande passo no avanço do desenvolvimento de novos medicamentos inaláveis ​​para tratar o câncer de pulmão, que tem uma das taxas de sobrevivência de cinco anos mais baixas do mundo."

Transformando células imunológicas em defensores poderosos

A inalação das nanobolhas com o modelo de IL-12 pode impulsionar as células imunológicas do pulmão, transformando-as em poderosos defensores equipados para liberar substâncias que atacam e destroem diretamente as células tumorais. Além disso, a IL-12 ajuda a treinar essas células imunológicas para “lembrar” as características únicas das células tumorais. Como resultado, se o tumor tentar atacar novamente, estas células imunitárias bem informadas estarão prontas para reconhecer e eliminar o tumor rapidamente.

Além disso, essas células imunológicas sobrecarregadas podem espalhar seu conhecimento recém-adquirido para outras células imunológicas não treinadas por todo o corpo, criando um exército de defensores. Isto significa que mesmo que as células tumorais tentem espalhar-se para além da sua localização original, como os pulmões, estas células imunitárias preparadas podem detectá-las e eliminá-las, oferecendo um sistema de defesa contra o cancro em todo o corpo.

Os ratos que inalaram esta terapia demonstraram supressão do tumor pulmonar, bem como maior resistência contra novos desafios tumorais.

Esta estratégia destaca-se como um potente sistema de entrega de mRNA de IL-12 ao microambiente pulmonar, dizem os pesquisadores, e combina simplicidade com eficácia contra tumores primários e metástases. Em comparação com outros controles de nanopartículas, os exossomos aumentam a expressão de IL-12 com toxicidade mitigada. E os pacientes provavelmente ficarão muito mais felizes simplesmente inalando o medicamento em vez de receber injeções intratumorais.

O grupo de Cheng está agora trabalhando com oncologistas do Centro Médico Irving da Universidade de Columbia para traduzir seus resultados na clínica para beneficiar pacientes com câncer de pulmão.

Mais informações: Mengrui Liu et al, Entrega de vesícula extracelular inalável de mRNA de IL-12 para tratar câncer de pulmão e promover imunidade sistêmica, Nature Nanotechnology (2024). DOI:10.1038/s41565-023-01580-3
Fornecido pela Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade de Columbia