Em um estudo recente, os pesquisadores desenvolveram pela primeira vez um sistema nanorobótico totalmente autônomo para direcionar especificamente o câncer
Em um grande avanço na nanomedicina, o campo que combina nanotecnologia com medicina, os pesquisadores desenvolveram novas vias de tratamento terapêutico usando nanopartículas de tamanho molecular muito pequeno (máquinas ou robôs próximos à escala microscópica de um nanômetro 10-9m) para alvo Câncer, neste estudo notável publicado em Biotecnologia Natural.
Nanobô de origami de DNA: o transportador mágico
DNA origami é um processo no qual um DNA é dobrado em nível nanoescala e usado para construir estruturas ativas nas escalas mais ínfimas (origami como na arte de dobrar papel). O DNA é um grande armazenamento de informações e, portanto, as estruturas construídas a partir dele podem ser usadas como portadores de informações. Em linha com esta capacidade, estas nanopartículas de ADN (ou 'nanorrobôs de ADN' ou 'nanorrobôs' ou simplesmente 'nanobots') podem mover e levantar cargas nas escalas mais pequenas para tarefas específicas no corpo humano e, portanto, são adequadas para muitos nanorobótico formulários. O tamanho desse nanobot é 1000 vezes menor que um único fio de cabelo humano. Este campo da nanorobótica tem estado cheio de entusiasmo nas últimas duas décadas e muitos especialistas têm-se concentrado no desenvolvimento de tais estruturas em nanoescala baseadas no ADN, que podem dobrar-se em todos os tipos de formas e tamanhos para revolucionar a medicina, especialmente a terapia e a administração de medicamentos.
A tecnologia de nanorrobôs está sendo amplamente utilizada e já revolucionou campos como imagens médicas, dispositivos, sensores, sistemas de energia e também medicina. Na medicina, os nanorrobôs têm vantagens significativas, principalmente porque não geram atividades prejudiciais, não têm efeitos colaterais possíveis e são muito específicos sobre o local do corpo em que se alvejam e operam. O custo inicial de desenvolvimento de nanorrobôs pode ser alto, mas a fabricação, quando feita pelo método convencional de processamento em lote, reduz o custo em grande medida. Além disso, o tamanho minúsculo dos nanorrobôs os torna ideais para atingir bactérias e vírus. Além disso, um minúsculo nanorrobô pode ser injetado muito facilmente no corpo e facilmente flutua no sangue (o sistema circulatório) e ajuda a detectar os problemas e tratá-los. Os nanobots ganharam muito significado na pesquisa do câncer, uma vez que podem ser uma alternativa indolor à quimioterapia, que de outra forma é muito estressante e representa um enorme fardo pessoal e financeiro para o paciente. A quimioterapia não é apenas uma forma dura de tratar o câncer, mas, além de atacar as células cancerosas, o procedimento deixa vários efeitos colaterais por todo o corpo. No entanto, a ciência não foi capaz de descobrir nenhuma nova alternativa à quimioterapia para tratar essa doença fatal chamada câncer. Os nanobots têm o potencial de mudar esse cenário nos próximos anos, sendo uma alternativa mais eficiente, inteligente e direcionada para o combate ao câncer.
Alvejando o câncer
Neste estudo recente, uma colaboração entre a Arizona State University, nos EUA, e o National Center for Nano Ciência e Tecnologia da Academia Chinesa de Ciências de Pequim, os pesquisadores projetaram, construíram e controlaram cuidadosamente nanorrobôs automatizados para buscar ativamente e destruir com precisão os tumores cancerígenos dentro do corpo - sem prejudicar nenhuma das células saudáveis. Eles superaram vários desafios que têm atormentado os nanocientistas por mais de duas décadas, projetando e usando uma estratégia muito simples e direta para localizar e destruir o tumor. A estratégia era cortar especificamente o suprimento de sangue em uma célula tumoral induzindo a coagulação do sangue na célula tumoral usando nanorrobôs baseados em DNA. Então, eles pensaram em algo aparentemente simples - anexar uma enzima chave de coagulação do sangue (chamada Trombina) à superfície do nanobô de origami de DNA em escala nanométrica. Uma média de quatro moléculas de trombina foram fixadas na superfície plana do DNA folha de origami de tamanho 90nm por 60nm. Essa folha plana foi dobrada como uma folha de papel, tornando os nanorrobôs o formato de um tubo oco. Esses nanorrobôs foram injetados em um camundongo (que havia sido induzido com crescimento agressivo do tumor), eles viajaram por toda a corrente sanguínea alcançando e se ligando ao seu alvo - os tumores. à coagulação do sangue dentro dos vasos que alimentam o crescimento do tumor, gerando a destruição do tecido tumoral ou morte celular. Todo esse processo, curiosamente, acontece muito rapidamente e os nanobots cercam o tumor horas após a injeção. Evidência de trombose avançada, em todas as células tumorais, foi observada após 36 horas da injeção.
Além disso, os autores também tiveram o cuidado de incluir uma carga útil especial na superfície do nanobô (chamada de aptâmero de DNA) que visaria especificamente uma proteína, chamada nucleolina, que é feita em grandes quantidades apenas na superfície das células tumorais, reduzindo assim as chances dos nanorrobôs atacarem as células saudáveis a zero. Esses nanorrobôs não apenas reduziram e mataram as células tumorais, mas também evitaram a metástase - crescimento canceroso secundário em um local distante.
Segurança e eficácia
Os autores enfatizam que os nanorrobôs são seguros e imunologicamente inertes para uso em camundongos e até porcos, e o uso de nanorrobôs não mostrou alterações na coagulação normal do sangue em outros lugares ou na estrutura celular ou em qualquer culatra no cérebro. Assim, eles foram designados como seguros e eficazes para direcionar e reduzir tumores sem quaisquer possíveis efeitos colaterais indesejados. A maioria dos nanobots também se degradou e se apagou do corpo após 24 horas. Embora os nanobots pudessem ser projetados em um modelo de 'nanobots replicantes', o que é compreensível para manter os custos baixos, já que algumas cópias são feitas e outros nanobots são autogerados, está claro que tal abordagem só deve ser aplicada em circunstâncias especiais . No que diz respeito ao campo da medicina, uma chave de manobra infalível também precisa estar em vigor para evitar quaisquer circunstâncias extremas. As autoridades legais precisam criar regulamentos para evitar qualquer uso indevido de nanorrobôs na medicina, por exemplo, nanorrobôs armados. Todos os fatores avaliados, a eficácia dos nanorrobôs nos leva a um ponto que eles não podem ser negligenciados e olhar para seus nanorrobôs potenciais será um componente essencial da medicina no futuro.
Uma abordagem semelhante poderia ser usada em humanos, pois os autores mostraram que este sistema também foi testado em um modelo de câncer de pulmão de camundongo primário - que imita o curso clínico do pulmão em humanos Câncer pacientes- e apresentaram regressão do tumor após um tratamento de duas semanas. Além disso, esses estudos foram conduzidos em camundongos e, em duas semanas, um efeito semelhante demonstrável em cânceres de mama, melanoma, câncer de ovário e de pulmão foi observado nos animais. O estudo, no entanto, precisa ser feito em humanos para confirmar a plausibilidade de resultados semelhantes e ensaios clínicos robustos precisam ser realizados para alcançar o mesmo.
Uma maneira muito inteligente e direcionada de atacar o câncer
Um dos maiores desafios da terapêutica do câncer é diferenciar cuidadosa e corretamente entre as células tumorais do câncer e as células normais e saudáveis do corpo. A abordagem convencional para evitar e matar células tumorais - quimioterapia e radioterapia - falha em atingir as células tumorais seletivamente, sem interagir com as células normais do corpo. Assim, a quimioterapia e também a radioterapia tendem a causar efeitos colaterais graves, tanto menores quanto maiores, incluindo danos a órgãos que resultam em um tratamento do câncer muito prejudicado e, portanto, em baixas taxas de sobrevida entre os pacientes. Nanobots como os descritos neste estudo são os primeiros de seu tipo em mamíferos, que são muito fortes e eficazes na identificação de células tumorais e na diminuição de seu crescimento e proliferação. Este sistema robótico de DNA pode ser usado para terapia precisa e direcionada do câncer para muitos tipos de câncer, uma vez que todos os vasos sanguíneos que alimentam o tumor sólido são essencialmente os mesmos.
Esta pesquisa abriu o caminho para o futuro começar a pensar e planejar soluções médicas práticas usando os avanços tecnológicos. O objetivo final da pesquisa do câncer é a erradicação bem-sucedida de tumores sólidos, sem efeitos colaterais graves e redução da metástase. Olhando para este estudo, vemos imensa esperança para o futuro, onde esta estratégia atual pode ser ideal para cumprir o objetivo final de combater o câncer. E não apenas o câncer, essa estratégia também poderia ser desenvolvida como uma plataforma de entrega de drogas para o tratamento de muitas outras doenças, porque a abordagem seria simplesmente modificar a estrutura dos nanorrobôs e alterar as cargas carregadas. Além disso, os nanobots podem nos ajudar a entender melhor a complexidade do corpo e do cérebro humanos. Isso também ajudará na realização de cirurgias indolores e não invasivas, mesmo as mais complicadas. Hipoteticamente neste ponto, devido ao seu tamanho, os nanorrobôs também poderiam navegar pelas células cerebrais e gerar todas as informações relacionadas necessárias para pesquisas futuras. No futuro, digamos que daqui a duas décadas, uma única injeção de um nanobô pode ser capaz de curar doenças completamente.
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{Você pode ler o artigo de pesquisa original clicando no link DOI fornecido abaixo na lista de fontes citadas}
Fontes)
Li S et al 2018. Um nanorrobô de DNA funciona como um agente terapêutico do câncer em resposta a um gatilho molecular in vivo. Biotecnologia Natural. https://doi.org/10.1038/nbt.4071
