Ao reestruturar um medicamento quimioterápico com décadas de existência em uma nanoestrutura envolvida em DNA, Universidade do Noroeste pesquisadores transformaram um medicamento pouco solúvel em um assassino preciso do câncer. Suas descobertas podem redefinir como os tratamentos quimioterápicos ocorrerão no futuro.
Neste último estudo, publicado em ACS Nano, os cientistas criaram uma nova droga como um ácido nucleico esférico (SNA), uma nanoestrutura que incorpora a droga diretamente nas cadeias de DNA, envolvendo pequenas esferas. Esta estratégia transforma um medicamento pouco solúvel e de baixo desempenho num potente assassino do cancro que poupa as células saudáveis.
Depois de conceberem o novo medicamento, os investigadores testaram-no num pequeno modelo animal de leucemia mieloide aguda (LMA), um cancro do sangue de progressão rápida e difícil de tratar.
Em comparação com o tratamento ordinary de quimioterapia, o medicamento à base de SNA penetrou nas células da leucemia 12,5 vezes mais eficientemente, matou-as até 20.000 vezes mais eficazmente e retardou a progressão do cancro em 59 vezes. Nenhum efeito adverso discernível foi detectado.
Esta descoberta exemplifica a promessa de mudanças estruturais nanomedicinauma nova disciplina na qual os pesquisadores aplicam controle estrutural e de composição preciso para ajustar a interação dos nanomedicamentos com o corpo humano.
Sete terapias baseadas em SNA estão atualmente em ensaios clínicos. A nova técnica pode levar a vacinações e tratamentos eficazes para o câncer, doenças infecciosas, distúrbios neurodegenerativos e doenças autoimunes.
Em modelos animais, demonstramos que podemos deter os tumores. Se isso se traduzir em pacientes humanos, será um avanço realmente emocionante. Isso significaria quimioterapia mais eficaz, melhores taxas de resposta e menos efeitos colaterais. Esse é sempre o objetivo de qualquer tipo de tratamento contra o câncer.
Chad A. Mirkin, líder de estudo e professor George B. Rathmann, Northwestern College
Mirkin e sua equipe concentraram seu novo estudo no medicamento quimioterápico padrão 5-fluorouracil (5-Fu), queh frequentemente não consegue atingir as células cancerígenas. O 5-Fu, por afetar tecidos saudáveis, causa uma variedade de efeitos adversos, incluindo náusea, exaustão e, em raras circunstâncias, insuficiência cardíaca.
Mirkin sugere que a questão não é o medicamento em si, mas como o corpo o processa. O 5-Fu é fracamente solúvel, o que significa que menos de um por cento se dissolve na maioria dos fluidos biológicos. A maioria dos medicamentos precisa se dissolver na circulação antes de entrar nas células. Um medicamento pouco solúvel aglomera-se ou permanece sólido, impedindo que o corpo o absorva eficazmente.
Todos sabemos que a quimioterapia é muitas vezes terrivelmente tóxica. Mas muitas pessoas não percebem que muitas vezes também é pouco solúvel, por isso temos que encontrar maneiras de transformá-lo em formas solúveis em água e distribuí-lo de forma eficaz.
Chad A. Mirkin, líder de estudo e professor George B. Rathmann, Northwestern College
Mirkin e seus colegas decidiram usar SNAs para criar um método de distribuição mais eficaz. Os SNAs são nanoestruturas globulares com um núcleo de nanopartículas cercado por uma densa camada de DNA ou RNA. Em trabalhos anteriores, Mirkin descobriu que as células reconhecem os SNAs e os encorajam a entrar na célula.
Para este novo estudo, Mirkin inventou e desenvolveu SNAs, que sua equipe construiu incorporando quimicamente quimioterapia nas cadeias de DNA.
“A maioria das células possui receptores necrófagos em suas superfícies. Mas as células mieloides superexpressam esses receptores, então há ainda mais deles. Se eles reconhecerem uma molécula, eles a puxarão para dentro da célula. Em vez de forçar a entrada nas células, os SNAs são naturalmente absorvidos por esses receptores”, acrescentou Mirkin.
Como Mirkin e seus colegas esperavam, a modificação estrutural alterou drasticamente a forma como o 5-Fu interagia com as células cancerígenas. Ao contrário das moléculas de quimioterapia não estruturadas e flutuantes, as células mieloides identificaram e absorveram prontamente a forma SNA. Uma vez lá dentro, as enzimas degradaram o invólucro do DNA, liberando moléculas de medicamentos que destruíram a célula cancerosa por dentro.
Em experimentos com ratos, a droga quase eliminou quase inteiramente as células leucêmicas do sangue e do baço, prolongando significativamente a vida. Além disso, como os SNAs visavam especificamente as células AML, os tecidos saudáveis não foram afetados.
Os quimioterápicos de hoje matam tudo que encontram. Então, eles matam as células cancerígenas, mas também muitas células saudáveis. Nossa nanomedicina estrutural procura preferencialmente as células mieloides. Em vez de sobrecarregar todo o corpo com quimioterapia, ela administra uma dose mais alta e mais concentrada exatamente onde é necessária.
Chad A. Mirkin, líder de estudo e professor George B. Rathmann, Northwestern College
A equipe de Mirkin pretende testar o novo método em um grupo maior de modelos de pequenos animais antes de passar para um modelo animal maior e, finalmente, para ensaios clínicos em humanos, presumindo que o financiamento esteja garantido.
SNAs entram nas células cancerígenas para administrar quimioterapia
Crédito do vídeo: Northwestern College
Referência do periódico:
Luo, T. et.al. (2025) Ácidos Nucleicos Esféricos Quimioterápicos. ACS Nano. doi.org/10.1021/acsnano.5c16609.