A terapia nova do laser que destrói células cancerosas mas deixa o saudáveis ilesos

Os cientistas na Universidade de Stanford desenvolveram uma terapia nova do laser que destruísse células cancerosas mas folhas as saudáveis ilesos. O tratamento novo, não invasor é descrito em um estudo publicado na edição em linha do 1º de agosto das continuações da Academia Nacional das Ciências (PNAS).

“Um dos problemas de longa data na medicina é como curar o cancro sem prejudicar o tecido normal do corpo,” diz Hongjie Dai, um professor adjunto da química em Stanford e co-autor do estudo. “A quimioterapia padrão destrói células cancerosas e pilhas normais igualmente. É por isso os pacientes frequentemente perdem seu cabelo e sofrem numeroso outros efeitos secundários. Para nós, o Santo Graal estaria encontrando uma maneira de matar selectivamente células cancerosas e de não danificar o saudáveis.”

Para a experiência de PNAS, Dai e seus colegas usaram uma ferramenta básica da nanotecnologia--nanotubes do carbono, hastes sintéticas que são somente metade da largura de uma molécula do ADN. Os milhares de nanotubes podiam facilmente caber dentro de uma pilha típica.

“Uma propriedade interessante de nanotubes do carbono é que absorvem as ondas claras próximo-infravermelhas, que são ligeira mais longas do que raias de luz visíveis e passam inofensiva através de nossas pilhas,” Dai diz. Mas brilhe um feixe da luz próximo-infravermelha em um nanotube do carbono, e os resultados são dramáticos. Os elétrons no nanotube tornam-se entusiasmado e começam-se a liberar a energia adicional sob a forma do calor.

Na experiência, os pesquisadores de Stanford encontraram que se colocaram uma solução de nanotubes do carbono sob um raio laser próximo-infravermelho, a solução se aqueceria até aproximadamente 158 graus de F (70 C) em dois minutos. Quando os nanotubes foram colocados dentro das pilhas e irradiaram pelo raio laser, as pilhas foram destruídas rapidamente pelo calor. Contudo, as pilhas sem nanotubes não mostraram nenhum efeito quando colocadas sob a luz próximo-infravermelha.

“É realmente bastante simples e surpreendente,” Dai observa. “Nós estamos usando uma propriedade intrínseca dos nanotubes para desenvolver uma arma que mate o cancro.”

Para assegurar que somente as pilhas doentes estiveram destruídas na experiência, os cientistas tiveram que encontrar uma maneira de entregar selectivamente nanotubes do carbono em células cancerosas e não nas saudáveis. Dai e seus colegas de trabalho conseguiram este executando um bit da fraude bioquímica. Ao contrário das pilhas normais, a superfície de uma célula cancerosa contem os receptors numerosos para uma vitamina conhecida como o folate. Os pesquisadores decidiram revestir os nanotubes com as moléculas do folate, que seriam atraídas somente às pilhas doentes com receptors do folate.

A experiência trabalhou como previsto. A maioria dos nanotubes folate-revestidos terminaram acima as células cancerosas internas, contorneando as pilhas normais--como os cavalos Trojan que cruzam a linha inimiga. Uma vez que os nanotubes foram plantados para dentro, os pesquisadores brilharam o laser próximo-infravermelho nas células cancerosas, que logo caloroso acima e morreu.

O “Folate é apenas um modelo experimental que nós usemos,” Dai diz. “Na realidade, há umas maneiras que mais interessantes nós podemos fazer este. Por exemplo, nós podemos anexar um anticorpo a um nanotube do carbono para visar um tipo particular da célula cancerosa.”

Um exemplo é linfoma, ou cancro do sistema linfático. Como muitos cancros, as pilhas do linfoma têm os receptors de superfície bem definidos que reconhecem anticorpos originais. Quando anexado a um nanotube do carbono, o anticorpo jogaria o papel de um Trojan Horse. Dai e o decano Felsher, um pesquisador do linfoma na Faculdade de Medicina de Stanford, começaram uma colaboração usando ratos do laboratório com o linfoma. Os pesquisadores querem determinar se a luz próximo-infravermelha de brilho na pele de animal destruirá tumores linfáticos, ao deixar pilhas normais intactos.

“É uma ideia realmente interessante,” diz Felsher, um professor adjunto da medicina e da patologia. “Os povos têm pensado por muito tempo sobre maneiras de visar células cancerosas, e esta é uma técnica muito prometedora.”

Os pesquisadores em Rice University conduziram recentemente uma experiência similar em ratos com tumores cancerígenos. Em vez dos nanotubes do carbono, a equipe do arroz injectou os tumores com nanoshells ouro-revestidos e exps os animais à luz próximo-infravermelha por diversas actas. Os tumores desapareceram no prazo de 10 dias sem danificar nenhum tecido saudável.

Dai indica que os nanotubes do carbono igualmente podem ser entregados às pilhas doentes pela injecção directa. “No cancro da mama, por exemplo, lá pôde vir uma época quando nós injectamos nanotubes no tumor e expor o peito à luz próximo-infravermelha,” ele diz. Esta terapia benigna poderia potencial eliminar meses da quimioterapia debilitante e tratamento de radiação, adiciona.

“O laser que nós nos usamos é um feixe de 3 centímetros que seja guardarado como uma lanterna elétrica,” ele nota. “Nós podemos tomar o feixe e para pôr em qualquer lugar nós queremos. Nós podemos brilhá-lo em um da área local da pele ou do interior um órgão interno usando um dispositivo da fibra óptica.”

Dai aplicou-se para uma patente no procedimento através do escritório de Stanford de licenciar da tecnologia (OTL). Igualmente patenteou uma outra técnica que usasse pulsos da luz próximo-infravermelha para agitar frouxamente a molécula do ADN do nanotube do carbono depois que incorporaram a pilha. A ideia é usar o nanotube para entregar moléculas terapêuticas do ADN, do RNA ou da proteína directamente no núcleo de pilha para lutar várias infecções e doenças.

A “nanotecnologia tem sido sabida por muito tempo para suas aplicações na eletrônica,” Dai conclui. “Mas esta experiência é um exemplo maravilhoso da nanobiotecnologia--usando as propriedades originais dos nanomaterials para avançar a biologia e a medicina.”

O aluno diplomado de Dai, Nadine Wong Shi Kam, é autor principal do estudo de PNAS. Outros co-autores são Michael O'Connell, um companheiro pos-doctoral anterior no departamento de química, e aluno diplomado Jeffrey A. Sabedoria no departamento de física aplicada.

O estudo foi apoiado em parte pelo centro do National Science Foundation nas relações do polímero e nos conjuntos macromoleculares, uma parceria da pesquisa entre o centro de Stanford, de pesquisa do IBM Almaden, a universidade de Califórnia-Davis e a universidade de Califórnia-Berkeley.