Como os médicos podem destruir as células cancerígenas sem danificar os tecidos saudáveis? Esta questão continua sendo um dos maiores problemas da oncologia moderna. Investigadores da Universidade de Genebra (UNIGE) desenvolveram agora um sistema “inteligente” construído a partir de cadeias sintéticas de ADN que pode identificar células cancerígenas com extrema precisão e libertar medicamentos poderosos apenas onde são necessários. Além do tratamento do cancro, esta abordagem aponta para o futuro dos medicamentos programáveis que respondem rapidamente. As descobertas aparecem em Biotecnologia da natureza.
A terapia direcionada já revolucionou o tratamento do câncer ao direcionar os medicamentos diretamente para os tumores, ajudando a reduzir os danos às células saudáveis e aliviando os efeitos colaterais graves associados à quimioterapia. Uma das estratégias mais bem-sucedidas envolve conjugados anticorpo-droga (ADCs), que utilizam anticorpos monoclonais para tratar diretamente células cancerígenas.
No entanto, os ADCs ainda apresentam desvantagens. Seu tamanho relativamente grande pode limitar a capacidade de penetração nos tumores e eles só podem transportar uma quantidade limitada de medicamentos. Esses problemas levaram os cientistas a buscar novas formas de terapia mais eficaz.
A entrega de medicamentos baseada em DNA oferece novas vantagens
Para superar estas limitações, a equipa da UNIGE desenvolveu um sistema baseado em pequenas cadeias de ADN. Como essas moléculas são muito menores que os anticorpos, elas podem viajar mais facilmente através do tecido tumoral. Eles também podem ser projetados para transportar múltiplos componentes, aumentando sua eficiência potencial.
Sistema de duas chaves para ativação precisa de medicamentos
O novo método baseia-se em várias cadeias separadas de DNA, cada uma das quais com uma função específica. Alguns fios incluem ligantes que reconhecem marcadores de câncer, enquanto outros carregam uma droga tóxica.
Quando dois marcadores de cancro diferentes estão presentes numa célula, os componentes do ADN ligam-se a eles e montam-se nesse local. Isto provoca uma reação em cadeia que cria mais estruturas de DNA no local, aumentando a quantidade de medicamento administrado. O processo funciona de forma semelhante à autenticação de dois fatores no site de um banco. Ambos os marcadores devem ser detectados antes da ativação. Se faltar um, a reação não começa e o medicamento permanece inativo.
Resultados laboratoriais mostram alta seletividade e potência
Em experimentos de laboratório, o sistema identificou com sucesso células cancerígenas com combinações específicas de proteínas de superfície e administrou drogas poderosas diretamente a elas. As células saudáveis próximas não foram afetadas.
Os pesquisadores também mostraram que vários medicamentos podem ser administrados juntos usando esta abordagem. Isto pode ser importante para prevenir ou superar a resistência, um problema comum no tratamento do câncer.
“Isto poderá representar um importante passo em frente na evolução da medicina com a introdução de um sistema autónomo de medicamentos. Até agora, os computadores e a inteligência artificial ajudaram-nos a desenvolver novos medicamentos. A novidade aqui é que o próprio medicamento pode “calcular” e responder de forma inteligente a sinais biológicos de uma forma simples”, explica Nicholas Winsinger, professor do Departamento de Química Orgânica da Escola de Química e Química. Bioquímica, Faculdade de Ciências da UNIGE, e último autor do estudo.
Drogas que funcionam como ‘computadores’
O sistema funciona usando a mesma lógica básica da computação. Assim como os computadores dependem de operações como e, ou, e não, esta tecnologia aplica regras semelhantes no nível molecular. Neste caso, a porta AND garante que o fármaco seja ativado apenas quando ambos os marcadores de câncer estiverem presentes, tornando o tratamento altamente seletivo.
Para drogas “inteligentes” programáveis
No futuro, os pesquisadores esperam expandir este conceito adicionando funções lógicas mais complexas. Isto poderia levar a medicamentos que se comportassem como sistemas programáveis capazes de tomar decisões mais avançadas dentro do corpo.
Tais tratamentos podem ser adaptados à biologia única de cada paciente, aumentando a eficácia e reduzindo os efeitos colaterais. Em vez de substituir os médicos, estes sistemas são concebidos para melhorar a precisão e o controlo da terapia, abrindo novas oportunidades para a medicina personalizada e mudando a forma como as doenças são tratadas.
A pesquisa foi apoiada pela Swiss National Science Foundation e baseia-se em trabalhos anteriores do Programa de Biologia Química do NCCR.
