Poderia algo tão comum como o café desempenhar um papel no tratamento do câncer? Cientistas do Instituto Texas A&M de Ciências Biológicas e Tecnologia da Saúde acreditam que é possível. Sua pesquisa combina cafeína com CRISPR, uma poderosa ferramenta de edição genética conhecida como repetições palindrômicas curtas agrupadas regularmente interespaçadas, para explorar novas maneiras de tratar doenças crônicas como câncer e diabetes. A abordagem depende de uma estratégia chamada quimiogenética, que permite aos pesquisadores controlar células usando sinais químicos específicos.
Yubin Zhou, professor e diretor do Centro de Pesquisa Translacional do Câncer do Instituto de Ciências Biológicas e Tecnologia, concentra-se no estudo de doenças nos níveis celular, genético e epigenético. Ao longo de mais de 180 publicações científicas, utilizou tecnologias de ponta, incluindo CRISPR e sistemas quimiogenéticos, para melhor compreender e potencialmente tratar doenças complexas.
A quimiogenética envolve a manipulação do comportamento das células usando pequenas moléculas externas, muitas vezes medicamentos ou compostos dietéticos, que ativam interruptores especialmente projetados dentro das células-alvo. Ao contrário dos medicamentos convencionais, que podem afetar muitos tecidos do corpo, este método foi concebido para funcionar apenas em células que foram programadas para responder.
Como a cafeína ativa a edição genética
O trabalho mais recente de Zhou baseia-se em descobertas anteriores sobre interruptores genéticos dentro das células. Sua equipe desenvolveu um novo sistema quimiogenético que combina CRISPR com cafeína para controlar quando ocorre a edição genética.
O processo começa com células pré-preparadas. Usando técnicas conhecidas de transferência de genes, os pesquisadores inserem genes que produzem três componentes principais: o nanocorpo, a proteína alvo apropriada e o maquinário CRISPR. Entrando na célula, esses componentes são produzidos naturalmente. Após esta configuração, o sistema pode ser controlado externamente. Quando uma pessoa consome cerca de 20 mg de cafeína, como café, chocolate ou refrigerante, isso faz com que o nanocorpo e sua proteína parceira se unam. Essa interação ativa o CRISPR, que então faz modificações genéticas específicas na célula.
Esta estratégia também permite que as células T sejam ativadas de uma forma que outras abordagens de edição genética não conseguem. As células T atuam como a memória do sistema imunológico, armazenando instruções de infecções passadas para que o corpo possa responder rapidamente no futuro. A capacidade de ativar deliberadamente essas células poderia dar aos cientistas uma nova ferramenta para direcionar as respostas imunológicas contra doenças específicas.
Troca genética reversível
Os pesquisadores também descobriram que alguns medicamentos podem reverter o processo. Essas drogas causam a dissociação de proteínas emparelhadas, o que interrompe a edição genética. Este controle adicional é importante para o desenvolvimento de terapias quimiogenéticas seguras e regulamentadas. Em um ambiente médico, os médicos podem suspender temporariamente a atividade genética quando um paciente está passando por estresse ou efeitos colaterais do tratamento e retomá-lo mais tarde, quando as condições melhorarem. Isto permite o ajuste fino do controle genético ao longo do tempo, em vez de deixá-lo permanentemente ativo.
“Você também pode projetar essas moléculas semelhantes a anticorpos para funcionarem com sistemas induzidos pela rapamicina, portanto, ao adicionar outra droga, como a rapamicina, você pode obter o efeito oposto”, disse Zhou. “Por exemplo, se as proteínas A e B estiverem separadas inicialmente, a adição de cafeína as aproxima; inversamente, se as proteínas A e B começarem juntas, a adição de uma droga como a rapamicina pode fazer com que elas se separem.”
A rapamicina é um medicamento imunossupressor amplamente disponível, tradicionalmente usado como agente anti-rejeição em pacientes transplantados de órgãos. Funciona impedindo que os glóbulos brancos ataquem materiais estranhos no corpo. Por já estar disponível e ser comumente utilizada, a rapamicina é uma forte candidata para uso neste novo sistema.
Caffebodies e tratamentos futuros para diabetes e câncer
Quando um nanocorpo especialmente projetado reage à cafeína, os pesquisadores o chamam de “corpo cafeinado”. Zhou acredita que esses cafés poderão eventualmente ajudar no tratamento de muitas doenças. A longo prazo, os cientistas poderão criar células que permitam às pessoas com diabetes aumentar a produção de insulina apenas bebendo uma xícara de café.
A plataforma não se limita à insulina. Também pode ser adaptado para controlar outras moléculas importantes, incluindo aquelas que regulam as células T. No tratamento do cancro, por exemplo, os cafecorpos podem ser incorporados nas células T para que os médicos possam decidir quando, onde e com que intensidade o sistema imunitário ataca os tumores.
Em estudos de laboratório com animais, a equipa descobriu que a cafeína e os seus metabolitos, como a teobromina, encontrada em grandes quantidades no chocolate ou no cacau, podem desencadear esta resposta e permitir a edição baseada em CRISPR. Segundo Zhou, a abordagem é acessível, mais fácil de administrar e pode causar menos efeitos colaterais do que alguns tratamentos existentes.
Controle preciso para terapia genética e celular
Embora os cientistas já tenham explorado formas de ativar a edição genética usando pequenas moléculas, este sistema oferece um controle mais rígido. Depois que a cafeína é administrada, os pesquisadores têm uma janela limitada de algumas horas, ou tempo para metabolizar a cafeína, para conduzir a edição genética ou processos fisiológicos relacionados. A rapamicina pode então ser administrada como um sinal de parada que faz com que as proteínas se separem e parem a atividade. Poucas tecnologias atuais fornecem este nível de regulação coordenada de iniciação e terminação, tornando o método particularmente promissor tanto para pesquisa como para uso terapêutico.
“É bastante modular”, disse Zhou. “Você pode integrá-lo ao CRISPR e às células T do receptor de antígeno quimérico (CAR-T), e se quiser induzir a expressão genética terapêutica, como insulina ou outras coisas, é completamente personalizável de uma forma controlada com muita precisão.”
Zhou e seus colegas planejam continuar os testes pré-clínicos e explorar usos médicos adicionais de Caffebodies e CRISPR. O seu objetivo é aproximar-se de um futuro em que compostos familiares ajudarão a orientar a medicina de precisão avançada.
“Estamos preocupados com a ideia de reaproveitar medicamentos conhecidos e até mesmo ingredientes alimentares comuns como a cafeína”, disse Zhou. “Em vez de agirem como uma terapia por si só, moléculas como a cafeína ou a rapamicina podem servir como sinais de controle precisos para terapias celulares e genéticas complexas. Como esses compostos já são bem compreendidos, esta abordagem abre um caminho prático para a tradução. Esperamos que um dia os médicos sejam capazes de usar informações simples e familiares para ajustar tratamentos poderosos de uma forma segura e reversível.”
