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Combatendo o câncer com bactérias controladas por ultrassom

Fonte

Caltech | Instituto de Tecnologia da Califórnia

Data

quinta-feira, 31 março 2022 16:30

Áreas

Bacteriologia. Biomedicina. Biotecnologia. Entrega de Medicamentos. Imunologia. Imunoterapia. Medicina de Precisão. Microbiologia. Oncologia.

Cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos Estados Unidos, podem ter uma solução para o combate ao câncer: bactérias geneticamente modificadas e controladas por som que procuram e destroem células cancerígenas. Em um novo artigo publicado na revista científica Nature Communications, pesquisadores do laboratório do Dr. Mikhail Shapiro, professor de Engenharia Química e pesquisador do Howard Hughes Medical Institute, mostraram como desenvolveram uma cepa especializada da bactéria Escherichia coli (E. coli) que busca e se infiltra em tumores cancerígenos quando injetada no corpo de um paciente. Uma vez que as bactérias chegam ao seu destino, elas podem ser acionadas para produzir drogas anticâncer com pulsos de ultrassom.

“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”, disse o Dr. Mikhail Shapiro.

O ponto de partida para o 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 as destrói – exceto aquelas bactérias que colonizaram tumores cancerígenos.

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 os 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, elas crescem silenciosamente dentro dos tumores até que uma fonte externa as aqueça até sua temperatura de gatilho.

Mas como aquecer as bactérias que estão localizadas em um local específico do corpo, potencialmente 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 específico. 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 para um valor específico.

“O ultrassom focado nos permitiu ativar a terapia especificamente dentro de um tumor”, disse o Dr. Mohamad Abedi, ex-aluno de doutorado do grupo do professor Shapiro que coliderou o projeto e agora é pós-doutorando 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.

Através de uma série de testes, os pesquisadores descobriram que os camundongos tratados com essa cepa de bactérias e o ultrassom mostraram um crescimento tumoral muito mais lento do que os camundongos tratados apenas com ultrassom, 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. 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”, concluiu o Dr. Mikhail Shapiro.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia da Califórnia (em inglês).

Fonte: Emily Velasco, Caltech. Imagem: James Archer, Centers for Disease Control and Prevention.

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