Agência FAPESP em 17/05/2016
Por Diego Freire
A quimioterapia, apesar de ser uma das principais vias de tratamento de diversos tipos de câncer, provoca fortes efeitos adversos por atacar não só as células tumorais, mas também as saudáveis. Para minimizar esse tipo de dano à saúde já debilitada do paciente, pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) e da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) desenvolveram uma estratégia de ataque direto às células doentes, por meio de nanopartículas que levam o medicamento em altas concentrações até elas, evitando que as demais sejam atingidas.
Para isso, os pesquisadores utilizaram nanopartículas de sílica, componente químico de diversos minerais, carregadas de um candidato a fármaco contra câncer de próstata, a curcumina, e revestidas por uma vitamina que é naturalmente atraída pelas células tumorais, o folato. Nos testes in vitro, as nanopartículas mataram cerca de 70% das células tumorais de próstata, enquanto que apenas 10% das células saudáveis da mesma linhagem foram atingidas.
“A célula tumoral, em função do seu metabolismo diferenciado, em geral tem 200 vezes mais receptores de folato na sua superfície do que as saudáveis. Dessa forma, as nanopartículas revestidas dessa estrutura química ‘driblam’ as células que não precisam ser atacadas, sendo atraídas pelo seu verdadeiro alvo e entregando a carga de fármacos em maior concentração”, explicou Mateus Borba Cardoso, responsável pela pesquisa “Funcionalização de nanopartículas de sílica: aumentando a interação biológica”, realizada com apoio da FAPESP.
“Elas funcionam como caminhões, em que são colocadas grandes quantidades do que se deseja transportar – no caso, o fármaco a ser administrado – para que a célula tumoral seja atingida por uma quantidade superior de moléculas. Do contrário, as moléculas estariam dispersas, atingindo em menor quantidade as células que precisam ser atacadas, diminuindo sua eficiência e, ainda, alcançando aquelas que não são seu alvo”, disse.
De acordo com o pesquisador, a escolha da sílica como meio de transporte do fármaco e a adição de folato para direcioná-lo às células tumorais foram feitas, inicialmente, para enfrentar a dificuldade que certas drogas insolúveis apresentam de serem transportadas na água, nos fluidos biológicos ou no sangue. Diante disso, o grupo começou a trabalhar em metodologias para inserir as drogas nos poros das nanopartículas.
“A sílica é uma base sólida interessante por permitir que reações sejam feitas em sua superfície com certa facilidade. Os lipossomas, membranas que recobrem diversos medicamentos contra câncer, não permitem que o folato seja depositado em sua superfície, por exemplo. Dessa forma, é possível funcionalizar as nanopartículas da sílica, fazendo com que ela se comporte de uma maneira direcionada”, disse Cardoso.
A penetração do fármaco nos poros da sílica ocorre durante o processo de formação das nanopartículas do composto. As moléculas do medicamento tendem a se depositar entre os poros por se tratar de um ambiente mais estável do que a solução em que estão dispersas.
Os pesquisadores também fazem adaptações na síntese das moléculas das nanopartículas para que elas tenham certa afinidade com as do fármaco, “roubando-as” do meio num processo de atração eletroestática entre ambas.
Ao final, as nanopartículas são precipitadas em uma centrífuga, sendo separadas da solução e levando consigo grandes quantidades do medicamento, já aprisionado em seus poros.
Barreiras in vivo
Apesar de driblar as células saudáveis e atingir as tumorais com grandes quantidades de fármaco nos testes in vitro, as nanopartículas funcionalizadas pelos pesquisadores do CNPEM enfrentariam outros obstáculos in vivo para representarem uma alternativa viável aos efeitos adversos violentos da quimioterapia, relacionados a proteínas presentes no sangue que, em contato com a sílica, recobrem sua superfície, impedindo a identificação do folato.
Para enfrentar esse desafio os pesquisadores trabalham na funcionalização múltipla das nanopartículas, manipulando moléculas em sua superfície para obter diversas funções ao mesmo tempo.
“O estudo das interações de proteínas presentes no sangue com a superfície das nanopartículas nos permitirá propor métodos para impedir que as substâncias adicionadas sejam de alguma forma afetadas e percam sua função. Assim, a ação das nanopartículas no organismo não seria obstruída, tornando-se uma alternativa capaz de fazer frente à quimioterapia convencional, mas sem efeitos adversos mais agravados”, conta Cardoso.
De acordo com o pesquisador, as proteínas que recobrem as nanopartículas poderiam ser despistadas com a adição de grupos químicos que as repelem.
Os pesquisadores trabalham no desenvolvimento de estratégias para transporte de medicamentos contra linfomas, neoplasias malignas que atingem órgãos e estruturas do sistema linfático, fundamental na manutenção da defesa do organismo contra infecções. Em vez de folato, que é atraído, em geral, por qualquer célula tumoral, a superfície das nanopartículas têm sido recobertas por anticorpos monoclonais, que atuam nas células como uma chave numa fechadura.
“Dessa forma, apenas um tipo específico de célula, que reage a determinado anticorpo monoclonal, será atingido, o que pode levar ao desenvolvimento de tratamentos especializados voltados a diferentes tipos de câncer”, disse Cardoso.
Os resultados da pesquisa com funcionalização de nanopartículas de sílica contra células tumorais de próstata foram publicados no artigo Functionalized Silica Nanoparticles As an Alternative Platform for Targeted Drug-Delivery of Water Insoluble Drugs, publicado no periódico científico internacional Langmuir.
O trabalho, escolhido para ilustrar uma capa de abril da revista, é assinado por Cardoso, Luciane França de Oliveira e Karim Bouchmella, do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), Kaliandra de Almeida Gonçalves, do Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), Jefferson Bettini, do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano), e Jorg Kobarg, do Instituto de Biologia da Unicamp.
O artigo (10.1021/acs.langmuir.6b00214) pode ser lido em https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.langmuir.6b00214.
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