Câncer: 'Entrega inteligente de drogas' está a caminho
Novas pesquisas abrem caminho para a distribuição de drogas anticâncer em tumores com um nível de precisão nunca antes visto.
O novo sistema de “entrega inteligente de medicamento” usa uma nanocápsula que só descarregará sua carga de medicamento quando encontrar dois sinais de tumor na sequência correta.
Um artigo de “prova de princípio” - agora publicado na revista Ciência Química - descreve como o sistema funcionou com sucesso em resposta a uma sequência de duas condições que ocorrem dentro dos tumores.
A primeira condição era um aumento na acidez acima de um determinado limite, e a segunda era a presença de uma substância chamada glutationa, cujos níveis são mais elevados em certos tipos de tumor.
Atender a essas duas condições - nesta ordem exata - informa a nanocápsula que ela está entrando em um “microambiente tumoral de múltiplos estágios”, fazendo com que libere sua carga de medicamento. Se atende apenas a uma condição, ou as atende na ordem inversa, não libera o medicamento.
Wei-Hong Zhu, autor sênior do estudo, professor de química da Universidade de Ciência e Tecnologia do Leste da China em Xangai, e sua equipe testaram o sistema primeiro em células de laboratório e depois em ratos vivos.
‘Nova geração de drogas’
A nanocápsula libera marcadores fluorescentes únicos - um quando encontra a primeira condição e outro diferente quando encontra a segunda - o que significa que o progresso da liberação do medicamento pode ser seguido com precisão conforme acontece.
Isso abre a possibilidade de usar o sistema como um “sensor fluorescente inteligente” para diagnósticos mais precisos.
O prof. Zhu diz que ele e seus colegas acreditam que a pesquisa levará a uma “nova geração de drogas” que pode ser programada para responder a estímulos específicos de maneira lógica.
Um dos motivos pelos quais seu novo sistema leva a administração de medicamentos a outro nível é porque ele usa a “lógica AND baseada em sequência” e não a lógica OR para acionar a liberação do medicamento.
Um sistema de administração que usa a lógica OR libera o medicamento quando ele atende a qualquer uma das condições para as quais está programado para responder.
Com a lógica AND baseada em sequência, por outro lado, o sistema só libera o medicamento quando ambas as condições são atendidas na sequência correta.
Os cientistas sugerem que esta abordagem protege melhor a droga de "ambientes destrutivos e interações indesejáveis" e garante um disparo mais preciso da liberação "quando necessário".
Como funciona
Embora seja conveniente descrever o sistema de entrega de drogas como uma “nanocápsula envolvendo uma carga de drogas”, não é exatamente assim que funciona.
Na verdade, o sistema compreende longas moléculas compostas por três partes. O primeiro emite um sinal fluorescente, o segundo é um "pró-fármaco" e o terceiro é uma longa "cauda de polímero". O pró-fármaco se metaboliza no fármaco anticâncer quando é liberado.
Ele responde de forma “ultra-sensível” às mudanças no pH ou acidez. E quando ele se move da corrente sanguínea (onde a acidez é menor) para o ambiente do tumor (onde a acidez é maior), ele sente a queda no pH.
Embora o pH seja mais alto do que o limite programado, as moléculas longas formam uma forma que é chamada de "micela". Isso se assemelha a uma esfera, com todas as caudas de polímero do lado de fora e as unidades fluorescentes no centro. Nesta formação, o sinal fluorescente é suprimido.
Mas quando a micela entra em um ambiente no qual o pH cai abaixo de um certo limite, a formação se desfaz e as moléculas longas são liberadas.
A primeira coisa que acontece é que o sinal fluorescente não será mais suprimido e poderá ser detectado. Indica que a primeira condição da lógica AND (queda no pH) foi atendida.
A liberação das moléculas longas permite que a segunda condição, quando satisfeita, tenha efeito. Nesse caso, a exposição à glutationa rompe a ligação entre a molécula longa e o pró-fármaco. Uma vez lançado, o pró-fármaco fica livre para se metabolizar no fármaco anticâncer ativo.
Dois sinais fluorescentes
Perder o pró-fármaco significa que a molécula longa fica mais curta, causando uma mudança na "cor", ou comprimento de onda, do sinal fluorescente - que ainda está sendo emitido - "de verde para vermelho púrpura". Isso sinaliza que a segunda condição da lógica AND foi atendida na sequência correta.
Os autores observam que essa fluorescência de comprimento de onda duplo torna o sistema "adequado para realizar bioimagem tridimensional em tempo real", que pode ser uma "ferramenta poderosa para o diagnóstico preciso de doenças, especialmente para lesões suspeitas".
Quando a equipe testou o sistema em células e em camundongos vivos, descobriu que exibia "excelente capacidade de direcionamento de tumor em múltiplos estágios". Nos camundongos, também mostrou "aumento significativo na atividade antitumoral [...] quase erradicando o tumor".
“Esta nanossonda lógica fornece um protótipo para o desenvolvimento de sondas de biossensor inteligentes in vivo para sistemas de entrega de drogas programáveis e precisos”.
Prof. Wei-Hong Zhu
