Os investigadores estão desenvolvendo bactérias sintéticas programáveis para ajudar a matar o tecido canceroso. Crédito: Texas A&M Engenharia
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Pesquisadores da Texas A&M University estão co-liderando um projeto de US$ 20 milhões para desenvolver um tratamento contra o câncer de US$ 1.
E se uma única dose de um dólar pudesse curar o câncer?
Uma equipa multi-universitária de investigadores, apoiada por financiamento federal, está a desenvolver uma terapêutica bacteriana altamente eficiente para combater o cancro de forma mais precisa e tornar o tratamento mais seguro através de uma dose única de 1 dólar.
Tradicionalmente, as terapias contra o câncer têm sido limitadas em sua eficácia no tratamento de pacientes. Alguns, como a radiação e a quimioterapia, causam efeitos secundários prejudiciais, enquanto outros tendem a resultar numa baixa capacidade de resposta do paciente, para não mencionar o custo necessário para receber o tratamento. Descobertas do Rede de ação contra o câncer da American Cancer Society registraram que 73% dos sobreviventes e pacientes de câncer estavam preocupados sobre como iriam pagar o custo do tratamento do câncer, e 51% disseram que estavam com dívidas médicas devido ao tratamento. Por exemplo, a terapia contra o câncer de última geração pode custar até US$ 1.000.000.
A Texas A&M University e a University of Missouri estão liderando o esforço para desenvolver um tratamento contra o câncer de baixo custo, seguro e controlado. Os pesquisadores receberam uma doação de US$ 20 milhões da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada para a Saúde (ARPA-H) para combater o câncer. O projecto de quatro anos faz parte da iniciativa Cancer Moonshot da actual administração, um esforço para avançar e aumentar o financiamento para a investigação do cancro. É um dos primeiros projectos financiados pela agência recentemente criada que visa acelerar melhores resultados de saúde para todos, apoiando o desenvolvimento de soluções de alto impacto para os problemas de saúde mais desafiantes da sociedade.
Analisando células rapidamente
US$ 12 milhões da doação irão para a Estação Experimental de Engenharia Texas A&M/Texas A&M, onde os co-investigadores principais Drs. Arum Han, Jim Song e Chelsea Hu estão desenvolvendo bactérias sintéticas programáveis para morte imunodirigida em ambientes tumorais (SPIKEs). A ideia é projetar bactérias para ajudar as células T a matar o tecido canceroso, destruir-se quando o câncer desaparecer e deixar o corpo em segurança como dejetos humanos.
“Os SPIKEs podem atingir especificamente células tumorais”, disse Han, professor da Texas Instruments no Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação. “E como visa apenas o tecido canceroso e não as células saudáveis circundantes, a segurança do paciente aumenta exponencialmente. É uma grande honra estar nesta equipe, enfrentando um grande problema de saúde que afeta muitas pessoas.”
O laboratório de Han está desenvolvendo sistemas microfluídicos de alto rendimento que podem processar e rastrear rapidamente enormes bibliotecas terapêuticas bacterianas, uma célula por vez, para identificar rapidamente os tratamentos mais promissores. Esses sistemas são habilitados pela integração de métodos de microfabricação e biotecnologia para obter um sistema de manuseio de líquidos com volume de pico litro que pode analisar com precisão células individuais com alta precisão e altas velocidades, criando dispositivos para analisar células individuais rapidamente.
“O maior desafio é descobrir como realmente desenvolver esses microdispositivos sofisticados que nos permitem realizar milhões e milhões de testes totalmente automatizados quase sem intervenção manual ou humana”, disse Han. “Esse é o desafio da engenharia.”
Resgatando células imunológicas antitumorais
Enquanto Han inova e projeta microdispositivos, Song – um imunologista com experiência em patogênese microbiana, biologia de células T e imunoterapia baseada em células T – tem trabalhado em imunoterapia contra bactérias nos últimos cinco anos. Uma certa bactéria conhecida como Brucella melitensis pode manipular o microambiente do corpo humano e promover imunidade antitumoral mediada por células T para tratar pelo menos quatro tipos de câncer.
“Estamos trabalhando para melhorar Brucella melitensis para prevenir ou suprimir com mais eficiência o crescimento do tumor”, disse Song, professor da Texas A&M School of Medicine. “Nossa abordagem atual envolve descobrir como projetar bactérias para resgatar células imunológicas antitumorais, aumentando sua eficácia na destruição de células tumorais.
“Os dados até agora mostram que BrucelaA eficiência do tratamento é dramaticamente maior do que outros tratamentos contra o câncer, como a terapia com células T do receptor de antígeno quimérico e as terapias com receptores de células T, com uma taxa de resposta de mais de 70%”, disse Song.
Terapêutica Segura e Controlável
Enquanto Song continua a testar a eficiência da bactéria usando modelos de câncer, Hu, professor assistente do Departamento de Engenharia Química Artie McFerrin e biólogo sintético, está trabalhando para garantir que a terapêutica bacteriana viva seja segura e controlável.
“O Brucela A cepa que estamos usando demonstrou ser segura para os hospedeiros porque é uma versão atenuada, o que significa que um gene chave necessário para a virulência da bactéria foi excluído”, disse Hu. “Em última análise, queremos controlar a taxa de crescimento da bactéria, onde ela cresce dentro do ambiente tumoral, e a sua capacidade de autodestruição quando a sua missão estiver concluída.”
Para controlar a taxa de crescimento, os genes da bactéria serão alterados para regular a sua população e oscilar em torno de um ponto de ajuste específico. Hu também planeja projetar biossensores nas bactérias, permitindo-lhes diferenciar entre tecidos saudáveis e tecidos tumorais para garantir que cresçam apenas dentro do microambiente tumoral.
A bactéria será projetada para ter um receptor para garantir que, uma vez que o câncer desapareça, o paciente possa tomar antibióticos que sinalizarão para a bactéria se cortar em pedaços e ser removida com segurança do corpo do paciente.
“Como humanos, estamos cobertos de bactérias e muitas doenças são causadas por um desequilíbrio nessas comunidades bacterianas”, disse Hu. “Por exemplo, enquanto algumas pessoas têm estômagos incrivelmente frágeis, outras têm estômagos robustos. A ciência por trás disso é que as pessoas com sistemas imunológico e digestivo fortes têm uma comunidade saudável de células bacterianas em seus intestinos. Há muito potencial na terapêutica viva.”
“É realmente uma grande oportunidade ter uma equipe incrível com experiência e capaz de levar essa tecnologia para a linha de frente”, disse Hu. “Portanto, esse tipo de objetivo é chegar à clínica e fornecer aos pacientes um tratamento eficaz contra o câncer por menos de US$ 1 por dose.”
Atacar questões difíceis usando abordagens não convencionais
Outros colaboradores incluem o Dr. Zhilei Chen do Texas A&M Health Science Center e o Dr. Xiaoning Qian do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação, juntamente com o investigador principal, Dr.
“As três principais vantagens deste trabalho são alta segurança, baixo custo e direcionamento específico de tumores cancerígenos”, disse Han. “Estamos muito entusiasmados por sermos uma das primeiras equipes a receber apoio da ARPA-H, que é uma agência totalmente nova criada e apoiada pelo Congresso para realmente enfrentar problemas difíceis em amplas áreas da saúde. Estamos atacando questões difíceis usando abordagens não convencionais. Alto risco e alto impacto são a marca registrada da nossa abordagem.”
E as aplicações futuras de bactérias de engenharia que esta pesquisa revela são ilimitadas.
“Para o nosso próximo grande projeto, trabalharemos juntos para desenvolver bactérias contra doenças autoimunes, como diabetes tipo 1 e artrite reumatóide”, disse Song. A imunoterapia baseada em bactérias representa uma fronteira inovadora na medicina, oferecendo o potencial para revolucionar o tratamento de doenças autoimunes. Com o poder dos micróbios benéficos aproveitados para modular o sistema imunitário, estamos prestes a mudar o futuro da medicina. A nossa investigação e experiência têm a promessa de transformar a vida de milhões de pessoas, proporcionando-lhes uma nova esperança e um amanhã mais saudável.”