Esta pode vir a ser uma alternativa à quimioterapia.
Por Emily Velasco, Instituto de Tecnologia da Califórnia com informações de MedicalXpress.
Desde a sua invenção, a quimioterapia provou ser uma ferramenta valiosa no tratamento de vários tipos de câncer, mas tem uma grande desvantagem. Além de matar células cancerosas, também pode matar células saudáveis como as dos folículos capilares, causando calvície; e aqueles que revestem o estômago, causando náuseas.
Cientistas da Caltech podem ter uma solução melhor: bactérias geneticamente modificadas e controladas por som que procuram e destroem células cancerígenas. Em um novo artigo publicado na revista Nature Communications , pesquisadores do laboratório de Mikhail Shapiro, professor de engenharia química e investigador do Howard Hughes Medical Institute, mostram como eles desenvolveram uma cepa especializada da bactéria Escherichia coli (E. coli) que busca e se infiltra em tumores cancerígenos quando injetado no corpo de um paciente. Uma vez que as bactérias chegam ao seu destino, elas podem ser acionadas para produzir drogas anticancerígenas com pulsos de ultra-som .
“O objetivo desta tecnologia é aproveitar a capacidade dos probióticos projetados para se infiltrar em tumores, enquanto usa o ultrassom para ativá-los para liberar drogas potentes dentro do tumor”, diz Shapiro.
O ponto de partida para seu trabalho foi uma cepa de E. coli chamada Nissle 1917, que é aprovada para uso médico em humanos. Após serem injetadas na corrente sanguínea, essas bactérias se espalham por todo o corpo. O sistema imunológico do paciente então os destrói – exceto aquelas bactérias que colonizaram tumores cancerígenos, que oferecem um ambiente imunossuprimido.
Para transformar as bactérias em uma ferramenta útil para o tratamento do câncer, a equipe as projetou para conter dois novos conjuntos de genes. Um conjunto de genes é para a produção de nanocorpos , que são proteínas terapêuticas que desligam os sinais que um tumor usa para impedir uma resposta antitumoral do sistema imunológico. A presença desses nanocorpos permite que o sistema imunológico ataque o tumor. O outro conjunto de genes atua como um interruptor térmico para ativar os genes do nanocorpo quando a bactéria atinge uma temperatura específica.
Ao inserir os genes dependentes da temperatura e de nanocorpos, a equipe conseguiu criar cepas de bactérias que só produziram os nanocorpos supressores de tumor quando aquecidos a uma temperatura de gatilho de 42 a 43 graus Celsius. Como a temperatura normal do corpo humano é de 37 graus Celsius, essas cepas não começam a produzir seus nanocorpos antitumorais quando injetadas em uma pessoa. Em vez disso, eles crescem silenciosamente dentro dos tumores até que uma fonte externa os aqueça até sua temperatura de gatilho.
Mas como você aquece as bactérias que estão localizadas em um local específico, potencialmente nas profundezas do corpo onde um tumor está crescendo? Para isso, a equipe utilizou o ultrassom focalizado (FUS). O FUS é semelhante ao ultrassom usado para imagens de órgãos internos ou de um feto crescendo no útero, mas tem maior intensidade e é focado em um ponto estreito. Focalizar o ultrassom em um ponto faz com que o tecido nesse local aqueça, mas não o tecido que o cerca; controlando a intensidade do ultrassom, os pesquisadores conseguiram elevar a temperatura desse tecido em um grau específico.
“O ultrassom focado nos permitiu ativar a terapia especificamente dentro de um tumor”, diz Mohamad Abedi, ex-Ph.D. estudante do grupo de Shapiro que co-liderou o projeto e agora é pós-doutoranda na Universidade de Washington. “Isso é importante porque essas drogas potentes, que são tão úteis no tratamento de tumores, podem causar efeitos colaterais significativos em outros órgãos onde nossos agentes bacterianos também podem estar presentes”.
Para testar se a cepa de bactérias projetada funcionou como pretendido, a equipe de pesquisa injetou células bacterianas em camundongos de laboratório afetados por tumores. Depois de dar tempo para as bactérias se infiltrarem nos tumores, a equipe usou ultrassom para aquecê-los.
Por meio de uma série de testes, os pesquisadores descobriram que os camundongos tratados com essa cepa de bactérias e ultra-som mostraram um crescimento tumoral muito mais lento do que os camundongos tratados apenas com ultra-som, camundongos tratados apenas com a bactéria e camundongos que não foram tratados.
No entanto, a equipe também descobriu que alguns dos tumores em camundongos tratados não diminuíram.
“Este é um resultado muito promissor porque mostra que podemos direcionar a terapia certa para o lugar certo na hora certa”, diz Shapiro. “Mas, como em qualquer nova tecnologia, há algumas coisas a serem otimizadas, incluindo adicionar a capacidade de visualizar os agentes bacterianos com ultrassom antes de ativá-los e direcionar os estímulos de aquecimento para eles com mais precisão”.
Mais informações: Mohamad H. Abedi et al, Ultrasound-controllable engineered bacteria for cancer immunotherapy, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29065-2
