Pesquisadores da Universidade de Miami desenvolveram uma nanopartícula inovadora que penetra a barreira hematoencefálica para atingir tumores primários de mama e metástases cerebrais. Este tratamento inovador, que envolve uma estratégia dupla de medicamentos visando processos mitocondriais, mostrou-se promissor na redução de tumores e no prolongamento da sobrevivência em estudos laboratoriais. A equipe continua a refinar sua abordagem com o objetivo de avançar no tratamento do câncer.
Os cientistas estão optimistas de que o seu método, que se mostrou inicialmente promissor em modelos pré-clínicos, poderia eventualmente ser utilizado para tratar metástases cerebrais e tumores primários de cancro da mama com uma única terapia.
Pesquisadores do Sylvester Comprehensive Cancer Center da University of Miami Miller School of Medicine criaram uma nanopartícula capaz de cruzar a barreira hematoencefálica. Seu objetivo é eliminar tumores primários de câncer de mama e metástases cerebrais com um único tratamento. Estudos laboratoriais indicam que este método é eficaz na redução do tamanho dos tumores de mama e cerebrais.
As metástases cerebrais, como são chamados esses tumores secundários, surgem mais comumente de tumores sólidos, como câncer de mama, pulmão e cólon, e costumam estar associadas a um mau prognóstico. Quando o câncer atinge o cérebro, pode ser difícil seguir o tratamento, em parte por causa da barreira hematoencefálica, uma membrana quase impenetrável que separa o cérebro do resto do corpo.
Desenvolvimento de nanopartículas e estratégia dupla de medicamentos
A nanopartícula da equipe de Sylvester poderá um dia ser usada para tratar metástases com o benefício adicional de tratar o tumor primário ao mesmo tempo, de acordo com Shanta Dhar, Ph.D., professora associada de Bioquímica e Biologia Molecular e diretora assistente de Tecnologia. e Inovação na Sylvester, que liderou o estudo. Ela é autora sênior de um artigo publicado em 6 de maio na revista Anais da Academia Nacional de Ciências.
Shanta Dhar, Ph.D. Crédito: Silvestre
Ao carregar a partícula com dois pró-fármacos que têm como alvo as mitocôndrias, o centro de produção de energia da célula, os investigadores mostraram que o seu método poderia reduzir os tumores da mama e do cérebro em estudos pré-clínicos.
“Sempre digo que a nanomedicina é o futuro, mas é claro que já estivemos nesse futuro”, disse Dhar, referindo-se aos produtos comercialmente disponíveis. COVID 19 vacinas, que utilizam nanopartículas em sua formulação. “A nanomedicina é definitivamente também o futuro da terapêutica contra o câncer.”
O novo método utiliza uma nanopartícula feita de um polímero biodegradável, previamente desenvolvida pela equipe de Dhar, aliada a dois medicamentos também desenvolvidos em seu laboratório que visam as fontes de energia do câncer. Como as células cancerígenas muitas vezes têm uma forma de metabolismo diferente das células saudáveis, sufocar o seu metabolismo pode ser uma forma eficaz de matar tumores sem danificar outros tecidos.
Um desses medicamentos é uma versão modificada de um medicamento quimioterápico clássico, a cisplatina, que mata as células cancerígenas ao danificá-las. ADN em células de crescimento rápido, interrompendo efetivamente o seu crescimento. Mas as células tumorais podem reparar o seu ADN, conduzindo por vezes à resistência à cisplatina. A equipe de Dhar modificou a droga para mudar seu alvo do DNA nuclear, o DNA que constitui nossos cromossomos e genoma, para o DNA mitocondrial. As mitocôndrias são as fontes de energia das nossas células e contêm os seus próprios genomas muito mais pequenos – e, o que é mais importante para fins terapêuticos do cancro, não têm a mesma maquinaria de reparação do ADN que os nossos genomas maiores têm.
Dado que as células cancerígenas podem alternar entre diferentes fontes de energia para sustentar o seu crescimento e proliferação, os investigadores combinaram a sua cisplatina modificada, a que chamam Platina-M e atacar o processo de geração de energia conhecido como fosforilação oxidativa, com outra droga que desenvolveram, Mito-DCAque visa especificamente uma proteína mitocondrial conhecida como quinase e inibe a glicólise, um tipo diferente de geração de energia.
Superando a barreira hematoencefálica
Dhar disse que é um longo caminho para desenvolver uma nanopartícula que possa acessar o cérebro. Ela tem trabalhado com nanopartículas durante toda a sua carreira independente e, em um projeto anterior estudando diferentes formas de polímeros, os pesquisadores notaram que uma pequena fração de algumas dessas nanopartículas chegava ao cérebro em estudos pré-clínicos. Por aprimorando esses polímeros além disso, a equipe de Dhar desenvolveu uma nanopartícula que pode atravessar tanto a barreira hematoencefálica quanto a membrana externa das mitocôndrias.
“Houve muitos altos e baixos para descobrir isso, e ainda estamos trabalhando para entender o mecanismo pelo qual essas partículas atravessam a barreira hematoencefálica”, disse Dhar.
A equipe então testou as nanopartículas especializadas carregadas de drogas em estudos pré-clínicos e descobriu que elas trabalham para reduzir tanto os tumores de mama quanto as células de câncer de mama que foram semeadas no cérebro para formar tumores ali. A combinação nanopartícula-medicamento também pareceu não ser tóxica e prolongou significativamente a sobrevivência em estudos de laboratório.
Em seguida, a equipe quer testar seu método em laboratório para replicar mais de perto as metástases cerebrais humanas, talvez até usando células cancerígenas derivadas de pacientes. Eles também querem testar a droga em modelos laboratoriais de glioblastoma, um câncer cerebral particularmente agressivo.
“Estou realmente interessado na química de polímeros, e usar isso para fins médicos realmente me fascina”, disse Akash Ashokan, estudante de doutorado da Universidade de Miami que trabalha no laboratório de Dhar e coautor do estudo junto com o estudante de doutorado Shrita Sarkar. “É ótimo ver isso aplicado à terapêutica do câncer.”
Referência: “Direcionamento simultâneo de tumores periféricos e cerebrais com uma nanopartícula terapêutica para interromper a adaptabilidade metabólica em ambos os locais” por Akash Ashokan, Shrita Sarkar, Mohammad Z. Kamran, Bapurao Surnar, Akil A. Kalathil, Alexis Spencer e Shanta Dhar, 6 de maio 2024, Anais da Academia Nacional de Ciências.
DOI: 10.1073/pnas.2318119121
SD reconhece o apoio financeiro do Sylvester Comprehensive Cancer Center, do subsídio de apoio Sylvester Comprehensive Cancer Center financiado pelo NCI 1P30CA240139, do subsídio Bankhead Coley Cancer Research (8BC10) e do prêmio de financiamento Sylvester Bridge.
