Um dos maiores desafios para o desenvolvimento de tratamentos médicos para o câncer éo fato de que não existe um aºnico tipo de ca¢ncer. Os ca¢nceres derivam de muitos tipos de células e tecidos, e cada um tem suas próprias caracterí­sticas, comportamentos e suscetibilidades aos medicamentos antica¢ncer. Um tratamento que funciona no câncer de ca³lon pode ter pouco ou nenhum efeito no câncer de pulma£o, por exemplo.

Portanto, para criar tratamentos eficazes para o ca¢ncer, os cientistas buscam informações sobre o que faz suas células funcionarem. Em um novo artigo publicado na Nature Communications , os pesquisadores da Caltech mostram que uma estrutura desenvolvida por eles, usando um tipo especializado de microscopia, permite que eles investiguem os processos metaba³licos dentro das células cancerosas.

O trabalho foi conduzido por pesquisadores do laboratório de Lu Wei, professor assistente de química, bem como do Institute for Systems Biology em Seattle e UCLA. Ele utiliza uma técnica chamada espectroscopia Raman em conjunto com sua versão avana§ada, microscopia de espalhamento Raman estimulado (SRS). A espectroscopia Raman tira proveito das vibrações naturais que ocorrem nas ligações entre os a¡tomos que formam uma molanãcula. Nesse manãtodo, uma molanãcula ébombardeada com luz laser. Amedida que os fa³tons do laser ricocheteiam na molanãcula, eles ganham ou perdem energia como resultado de sua interação com as vibrações nas ligações da molanãcula. Como cada tipo de ligação em uma molanãcula afeta os fa³tons de uma maneira única e previsível, a estrutura da molanãcula pode ser deduzida pela "aparaªncia" dos fa³tons após ricochetearem nela. Ao mapear a distribuição de ligações químicas direcionadas,

Usando essas técnicas combinadas, Wei e seus colegas pesquisadores examinaram os metaba³litos presentes em cinco linhagens celulares de melanoma comumente usadas em pesquisas. As células do melanoma foram escolhidas, segundo Wei, por apresentarem um amplo espectro de caracteri­sticas metaba³licas que podem ser estudadas.

Ao estudar os metaba³litos das células, os pesquisadores podem comea§ar a deduzir como seu metabolismo funciona e como podem ser direcionados por drogas. Isso ésemelhante a como um sabotador pode reunir informações sobre o maquina¡rio em uma fa¡brica para planejar onde eles podem causar mais danos.

"A questãoque nos interessa épor que todas as células cancerosas que examinamos tem comportamentos muito diferentes", diz Wei. "Como algumas células dependem mais de algumas vias metaba³licas, elas são mais suscetíveis a  interrupção dessas vias."

Wei diz que a equipe descobriu algumas novas suscetibilidades metaba³licas nas células cancerosas, incluindo a sa­ntese de a¡cidos graxos e a monoinsaturação, mas acrescenta que, agora, o objetivo principal da pesquisa éfazer ciência fundamental.

"Introduzimos uma estrutura para levar a espectroscopia Raman para a biologia de sistemas", diz ela. "E estamos usando informações subcelulares que coletamos com ele para guiar nosso estudo em farmacometabola´mica - o estudo de como o metabolismo afeta as drogas."

James R. Heath, do Institute for Systems Biology em Seattle e co-autor do artigo, diz que essa nova tecnologia permite aos pesquisadores obter uma visão mais detalhada do interior das células cancerosas do que nunca.

"Os manãtodos de imagem química desenvolvidos no laboratório de Lu nos permitiram identificar suscetibilidades metaba³licas a drogas em alguns modelos de câncer muito agressivos. Essas fraquezas metaba³licas seriam perdidas por qualquer outra abordagem anala­tica", disse Heath.

O artigo sobre suas descobertas, intitulado " Farmaco-Metabola´mica subcelular guiada por Raman para células de melanoma metasta¡tico ", aparece na edição de 24 de setembro da Nature Communications . Além de Heath, os co-autores de Wei são alunos de pós-graduação em química Jiajun Du e Kun Miao, e o aluno de pós-graduação em engenharia química Dongkwan Lee; Pesquisador Associado com Pa³s-Doutorado em Quí­mica Chenxi Qian; ex-bolsista de pa³s-doutorado em biogeoquímica Reto S. Wijker; Yapeng Su (MS '16, PhD '20), Dan Yuan e ex-bolsista de pa³s-doutorado em química Alphonsus HC Ng do Institute for Systems Biology em Seattle; e Antoni Ribas e Raphael D. Levine da UCLA.

O financiamento para a pesquisa foi fornecido pelo National Institutes of Health, o Parker Institute for Cancer Immunotherapy, a Andy Hill CARE Foundation do estado de Washington e o Institute for Systems Biology Innovator Award Program.