Descobertas no combate ao câncer

Busca por mecanismos causadores da doença motivam os cientistas

Considerado o mal do século 21, o câncer é a doença que mais cresce no mundo e descobrir os agentes causadores e novas formas de combatê-los é fundamental para reduzir tratamentos prolongados e o número crescente de óbitos. Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), cerca de 8,8 milhões de pessoas no mundo morrem todos os anos em decorrência de neoplasias malignas e os novos casos avançam de forma acelerada – só em 2017 foram 32 milhões de diagnósticos. Com a complexidade para tratar as muitas variáveis desse grupo de doenças, cientistas em todo o mundo têm se dedicado a pesquisas que resultam em uma série de novas descobertas. A meta é detectar precocemente a doença e, consequentemente, reduzir seu impacto no custo do tratamento – que é muito menor nos estágios iniciais –, além de buscar caminhos para uma maior sobrevida e a cura.

Uma dessas pesquisas resultou na criação de um biossensor capaz de diagnosticar precocemente o câncer de pâncreas. O tumor é raro no Brasil, mas altamente letal devido ao diagnóstico tardio, uma vez que os sintomas demoram a aparecer e, quando surgem, indicam que a doença está em estágio avançado e, portanto, mais resistente aos tratamentos. Desenvolvido por pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP) em parceria com profissionais do Laboratório Nacional de Nanotecnologia do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (LNNano-CNPEM), Hospital de Câncer de Barretos e Universidade do Minho, de Portugal, o dispositivo, de baixo custo, é capaz de detectar o biomarcador de câncer de pâncreas com alta sensibilidade. Com isso, deve mudar o quadro de diagnóstico da doença, inclusive para assintomáticos, e poderá aumentar a expectativa de vida dos pacientes. “O biossensor se mostrou capaz de detectar o antígeno CA19-9, biomarcador do câncer de pâncreas, em amostras de sangue e células tumorais em faixa de relevância clínica”, explica o professor doutor Osvaldo Novais de Oliveira Junior, pesquisador do IFSCUSP e um dos criadores do dispositivo.

O biossensor é formado por duas lâminas em escala nanométrica que ficam sobre trilhas de eletrodos de ouro altamente sensíveis, impressas em uma lâmina de vidro de microscópio. Uma contém ácido mercaptoundecanoico (11-MUA) e a outra deposita um anticorpo específico para o antígeno CA19-9 que, quando em concentrações altas no sangue ou nas células, gera um sinal elétrico cuja intensidade indica se há ou não quantidade excessiva da proteína e, portanto, a possibilidade de câncer de pâncreas ou pancreatite. “Ao comprovar a alta sensibilidade do dispositivo, exclusivamente quando há interação entre anticorpo e antígeno, constatamos que o biossensor reduz o risco de diagnósticos falso-positivos”, garante o pesquisador. Os resultados confirmam que a tecnologia está apta para ser introduzida no sistema de saúde. Entretanto, a produção em larga escala com resultados idênticos ao produzido em laboratório, assim como a análise de dados gerados para determinar padrões de detecção por meio de técnicas de computação ou de seleção de atributos, ainda são grandes desafios que demandam pesquisas com a participação de engenheiros e cientistas da computação.

Nanopartículas

Combater as células cancerígenas sem atacar as saudáveis é o objetivo de cientistas do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais da Universidade Federal de São Carlos (CDMF-UFSCar), que identificaram, por meio de estudos, resultados promissores relacionados a nanopartículas de prata (Ag) não apenas no combate ao câncer, mas também como agente bactericida. “Nossas pesquisas já indicavam que semicondutores formados por nanopartículas de prata, entre elas o tungstato de prata (Ag2WO4), atuavam como bactericidas, sendo que o tungstênio (W) atrai os agentes bacterianos e a prata os neutraliza”, relata o professor doutor Elson Longo, coordenador do CDMF-UFSCar e um dos autores do estudo. Para chegar aos resultados foi utilizado fóton, por meio de laser, para o crescimento da prata em femtosegundos (um quadrilionésimo de segundo), deixando as matérias paralisadas. A partir da irradiação de elétrons, cresceram clusters de prata metálica com tamanho menor que um nanômetro.

Quando o material sofre maior influência do laser, um grande número de elétrons é retirado da superfície e este efeito faz com que os íons excedentes deixem a superfície por atração eletromagnética ou por colisões inelásticas. A ‘nuvem’ formada por elétrons, íons e outras espécies constitui um plasma, cuja vida útil é de nanossegundos. “Observamos que as propriedades bactericidas aumentaram, sendo 15 vezes mais ativas. Encontramos um novo processo, não relatado na literatura científica mundial, de obtenção de semicondutores com nanopartículas de prata associadas”, destaca o professor. Com a descoberta, os cientistas avaliaram a capacidade bactericida do composto. Em testes realizados por especialistas da área de Biologia que trabalham com células cancerígenas da bexiga foi observado que o tungstato de prata não atacava a célula normal, o que pode ser um caminho para o tratamento. “O mecanismo proposto aponta que o tungstato de prata irradiado faz com que essas nanopartículas interajam com a água e criem radicais que atacam as células cancerígenas, pois crescem com velocidade maior que a normal. Assim, as células do câncer são inibidas ou destruídas em função dessa propriedade”, acentua o pesquisador. O próximo passo é avaliar o efeito do composto contra o câncer em outros órgãos.

Ligantes com potencial para a fabricação de medicamentos

Desde o início dos anos 2000, pesquisadores do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP) vêm realizando uma série de estudos de reatividade de metais – íons metálicos/ligantes – que resultam em compostos antitumorais pró-oxidantes, alguns capazes de interagir com biomoléculas que conseguem penetrar nas células cancerosas e atacar o DNA e as mitocôndrias. Com esse duplo ataque, esses compostos induzem à apoptose, que pode resultar na diminuição e eliminação do tumor. Essa classe de compostos, que já foi objeto de três pedidos de patentes depositados no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) pela Agência USP de Inovação, tem entre os estudos o desenvolvimento de compostos com interesse farmacológico ou medicinal. O ponto de partida foi a isatina, um metabólito de aminoácidos como o triptofano, utilizado na biossíntese de proteínas. Esse composto foi modificado no laboratório por meio de reações com aminas e, depois, acrescido de íons de metais essenciais, como cobre e zinco. “A isatina funciona como ‘precursor’ dos ligantes. A partir de reações planejadas da isatina, compomos ligantes de estrutura apropriada para que sejam bons coordenantes, ligando-se ao íon de cobre ou zinco, o que nos permite descobrir quais são os compostos mais reativos”, descreve a professora doutora Ana Maria da Costa Ferreira, docente do IQ-USP e coordenadora do estudo. Reconhecida pelas atividades antifúngicas, antibacterianas, antivirais e antiproliferativas, a isatina também é capaz de inibir certas proteínas a partir das modificações realizadas, perturbando o crescimento celular.

Durante o estudo químico in vitro, os cientistas detectaram que esses compostos tinham atividade significativa, atrasando ou impedindo o crescimento das células tumorais testadas, por exemplo, de neuroblastomas e melanomas. Os ligantes utilizados foram inspirados em moléculas capazes de interagir com proteínas chamadas quinases, que regulam o ciclo celular. Uma vez no ambiente celular, esses complexos metalados se ligam ao DNA, danificando-o por meio de mecanismos oxidativos e com a consequente clivagem simples ou dupla das fitas que o constituem. Também inibem a ação de algumas proteínas, como quinases e topoisomerases, responsáveis pela topologia do DNA. Ao mesmo tempo, induzem a perda do potencial de membrana das mitocôndrias, alterando sua estrutura. O resultado é a apoptose ou morte programada das células tumorais. Classificados como oxindoliminas, esses ligantes orgânicos foram planejados a partir de compostos já usados em testes clínicos e aprovados como agentes contra o câncer pela Food and Drug Administration (FDA). “A metalação aumenta significativamente sua eficiência, uma vez que a interação com a estrutura do DNA e das proteínas ocorre tanto por meio do metal como do ligante coordenado”, acrescenta. Novas tentativas do grupo, com outros materiais e processos, são constantemente pesquisadas para produzir resultados cada vez mais eficazes.