A quimioterapia é um dos pilares do tratamento do câncer. Embora eficaz, esta terapia mata indiscriminadamente células que se dividem rapidamente – cancerosas ou não – de modo que os pacientes frequentemente experimentam efeitos colaterais graves, limitando, em última análise, sua utilidade.



Mas e se houvesse uma maneira de administrar um quimioterápico inativo por todo o corpo e “ligar” a droga dentro de um tumor? Esta estratégia poderia limitar os efeitos colaterais e, ao mesmo tempo, permitir tratamentos com doses mais altas (e mais eficazes).

Digite nanozimas. Essas enzimas artificiais, compostas por nanomateriais, podem realizar reações químicas pré-determinadas, como a conversão de um fármaco inerte (ou pró-fármaco) em sua forma funcional. Se injetadas num tumor e expostas a um pró-fármaco, as nanozimas podem tornar-se “fábricas de medicamentos” localizadas, ativando seletivamente um medicamento contra o cancro dentro do tumor, ao mesmo tempo que minimizam os danos nos tecidos saudáveis.

Bioengenheiros e químicos da Universidade de Massachusetts Amherst (UMass Amherst) desenvolveram uma nanozima que pode transformar uma forma inativa de fluorouracil, um quimioterápico comumente usado, em sua forma ativa. Quando avaliado em um modelo de câncer de mama em camundongos, seu tratamento poderia reduzir os tumores com a mesma eficácia que a quimioterapia padrão com fluorouracil, com significativamente menos danos ao fígado.

Ao aumentar as doses quimioterapêuticas no local do tumor e não em todo o corpo, esta estratégia poderia potencialmente proporcionar tantos benefícios terapêuticos como a quimioterapia padrão com significativamente menos toxicidade. Os resultados deste método foram recentemente relatados no Journal of Controlled Release .

"O desenvolvimento de terapias direcionadas e mais seguras para tratamentos de câncer sempre será uma grande prioridade na área", explicou Luisa Russell, Ph.D., diretora de programa da Divisão de Ciência e Tecnologia de Descoberta do NIBIB. “Esta pesquisa demonstra uma maneira de tornar uma quimioterapia existente menos tóxica sem sacrificar a eficácia em um modelo pré-clínico de câncer de mama. Notavelmente, esta técnica poderia ser potencialmente aplicada a outros tipos de medicamentos, abrindo caminho para tratamentos direcionados para uma variedade de condições diferentes. ."

Veja como as nanozimas são projetadas:nanopartículas de ouro ultrapequenas são densamente revestidas com moléculas carregadas positivamente, tornando-as fortemente atraídas pelas superfícies celulares (que são carregadas negativamente). Em seguida, um catalisador metálico – neste caso, paládio – é adicionado ao interior das nanopartículas.

O paládio potencializa a atividade das nanozimas e pode realizar catálise bioortogonal (reações que não ocorrem naturalmente em nossos corpos). Especificamente, o paládio pode remover moléculas chamadas grupos propargil, que podem ser adicionadas a medicamentos para bloquear a sua atividade.

"Os catalisadores metálicos, como o paládio, estão emergindo como uma nova maneira de ativar seletivamente pró-drogas em sistemas biológicos", disse o autor sênior do estudo, Vincent Rotello, Ph.D., professor de química na UMass Amherst.

"Ao encapsular o paládio em nossas nanopartículas ultrapequenas e carregadas positivamente, podemos 'velcro' eletrostaticamente as nanozimas no tecido tumoral, ancorando o catalisador no lugar", explicou ele. Quando um pró-fármaco é adicionado, ele viaja pelo corpo, mas é ativado dentro do tumor, melhorando a eficiência terapêutica e ao mesmo tempo diminuindo os efeitos fora do alvo, acrescentou.

Seu tratamento combina nanozimas cheias de paládio com pró-fluorouracil (uma versão da droga marcada com um grupo propargil). Depois que as nanozimas são injetadas diretamente nos tumores, os camundongos recebem pró-fluorouracil sistemicamente (para que a droga circule por todo o corpo). Assim que a droga chega ao tumor, as nanozimas separam o grupo propargil, ativando o quimioterápico que então mata as células circundantes.

Os pesquisadores compararam o tratamento com nanozimas com fluorouracil padrão em camundongos com tumores de mama. Embora ambos os tratamentos tenham reduzido significativamente os tumores, os ratos que receberam fluorouracil padrão sofreram significativamente mais danos ao fígado (que é o efeito colateral mais comum da quimioterapia à base de fluorouracil).

"Nossas nanozimas cheias de paládio poderiam ser potencialmente usadas com qualquer medicamento ou composto cuja atividade possa ser bloqueada pela adição de um grupo propargil", disse Rotello. “Estamos gerando quimioterápicos, antimicrobianos e antiinflamatórios usando essa estratégia”. Ele também observou que outros catalisadores metálicos poderiam ser adicionados às nanozimas (que poderiam realizar diferentes reações bioortogonais que ativam pró-drogas adicionais).

“Embora nossa estratégia precise de alguns ajustes antes de poder ser avaliada em humanos, acredito que a administração de medicamentos facilitada por nanozimas pode ser um potencial divisor de águas para tratamentos direcionados e mais seguros”.

Mais informações: Xianzhi Zhang et al, Nanozimas bioortogonais para imagens e terapia de câncer de mama, Journal of Controlled Release (2023). DOI:10.1016/j.jconrel.2023.03.032
Informações do diário: Jornal de Liberação Controlada

Fornecido pelo Instituto Nacional de Imagens Biomédicas e Bioengenharia