Nanofibras feitas de peptídeos de ligação ao cobre destroem as células cancerígenas

Embora tóxico em altas concentrações, o cobre é essencial à vida como oligoelemento. Muitos tumores requerem significativamente mais cobre do que células saudáveis ​​para crescer – um possível novo ponto de ataque para o tratamento do cancro.

Em um novo artigo publicado no diário Angewandte Chemie Edição Internacionaluma equipe de pesquisa do Instituto Max Planck de Pesquisa de Polímeros introduziu agora um novo método pelo qual o cobre é efetivamente removido das células tumorais, matando-as.

O cobre é um cofator essencial para uma variedade de enzimas que desempenham um papel no crescimento e desenvolvimento das células. Por exemplo, íons de cobre estão envolvidos na defesa antioxidante. As células regulam estritamente a concentração e a disponibilidade de íons de cobre. Por um lado, deve haver íons de cobre suficientes; por outro lado, a concentração de íons cobre livres no citoplasma deve ser mantida muito baixa para evitar efeitos colaterais indesejados.

Os íons de cobre extracelulares duplamente carregados são reduzidos a cobre com carga única, transportados para dentro da célula, armazenados em swimming pools e transferidos para as biomoléculas que os necessitam sob demanda. Para manter o equilíbrio celular do cobre (homeostase), as células desenvolveram sistemas de tráfego inteligentes que utilizam uma variedade de transportadores, ligantes, acompanhantes (proteínas que ajudam outras proteínas complexas a se dobrarem corretamente) e co-acompanhantes.

Porque células cancerígenas crescem e se multiplicam muito mais rapidamente, eles têm uma necessidade significativamente maior de íons de cobre. Restringir o seu acesso aos íons de cobre poderia ser uma nova abordagem terapêutica. O problema é que até agora não foi possível desenvolver medicamentos que se liguem aos íons de cobre com afinidade suficiente para “retirá-los” das biomoléculas de ligação ao cobre.

Em cooperação com a Faculdade de Medicina da Universidade de Stanford (Stanford/CA, EUA) e a Universidade Goethe de Frankfurt/Most important (Alemanha), Tanja Weil, Diretora do Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros (Mainz) e sua equipe desenvolveram agora com sucesso tal sistema. No centro de seu sistema estão os domínios de ligação ao cobre do acompanhante Atox1.

A equipe anexou um componente a esse peptídeo que promove sua absorção pelas células tumorais. Um componente adicional garante que as moléculas peptídicas individuais se agreguem em nanofibras assim que estiverem dentro do células tumorais. Nesta forma, as superfícies das fibras têm muitos locais de ligação de cobre na orientação espacial correta para serem capazes de captar íons de cobre de três lados com grupos tiol (complexo quelato).

A afinidade dessas nanofibras pelo cobre é tão alta que elas também se agarram aos íons de cobre na presença de biomoléculas de ligação ao cobre. Isso drena os reservatórios de cobre nas células e desativa as biomoléculas que necessitam de cobre. Como consequência, o equilíbrio redox da célula tumoral é perturbado, levando a um aumento na estresse oxidativoque mata a célula tumoral.

Em experimentos realizados em culturas celulares sob condições especiais, mais de 85% de uma cultura de células de cancro da mama morreram após 72 horas, enquanto não foi observada citotoxicidade numa cultura de células saudáveis.

A equipa de investigação espera que, alguns anos no futuro, estas experiências fundamentais resultem talvez no desenvolvimento de métodos úteis para o tratamento do cancro.