Saúde

Vulnerabilidades ocultas do câncer
Os cânceres derivam de muitos tipos de células e tecidos, e cada um tem suas próprias características, comportamentos e suscetibilidades aos medicamentos anticâncer.
Por Emily Velasco - 02/10/2020


O aluno de graduação Jiajun Du obtém uma imagem Raman estimulada de células cancerosas de melanoma no laboratório. Crédito: Caltech

Um dos maiores desafios para o desenvolvimento de tratamentos médicos para o câncer é o fato de que não existe um único tipo de câncer. Os cânceres derivam de muitos tipos de células e tecidos, e cada um tem suas próprias características, comportamentos e suscetibilidades aos medicamentos anticâncer. Um tratamento que funciona no câncer de cólon pode ter pouco ou nenhum efeito no câncer de pulmão, por exemplo.

Portanto, para criar tratamentos eficazes para o câncer, 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 metabólicos 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 avançada, microscopia de espalhamento Raman estimulado (SRS). A espectroscopia Raman tira proveito das vibrações naturais que ocorrem nas ligações entre os átomos que formam uma molécula. Nesse método, uma molécula é bombardeada com luz laser. À medida que os fótons do laser ricocheteiam na molécula, eles ganham ou perdem energia como resultado de sua interação com as vibrações nas ligações da molécula. Como cada tipo de ligação em uma molécula afeta os fótons de uma maneira única e previsível, a estrutura da molécula pode ser deduzida pela "aparência" dos fótons após ricochetearem nela. Ao mapear a distribuição de ligações químicas direcionadas,

Usando essas técnicas combinadas, Wei e seus colegas pesquisadores examinaram os metabólitos 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 características metabólicas que podem ser estudadas.

Ao estudar os metabólitos das células, os pesquisadores podem começar a deduzir como seu metabolismo funciona e como podem ser direcionados por drogas. Isso é semelhante a como um sabotador pode reunir informações sobre o maquinário em uma fábrica para planejar onde eles podem causar mais danos.

"A questão que nos interessa é por que todas as células cancerosas que examinamos têm comportamentos muito diferentes", diz Wei. "Como algumas células dependem mais de algumas vias metabólicas, elas são mais suscetíveis à interrupção dessas vias."

Wei diz que a equipe descobriu algumas novas suscetibilidades metabólicas nas células cancerosas, incluindo a síntese de ácidos graxos e a monoinsaturação, mas acrescenta que, agora, o objetivo principal da pesquisa é fazer 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 farmacometabolômica - 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 métodos de imagem química desenvolvidos no laboratório de Lu nos permitiram identificar suscetibilidades metabólicas a drogas em alguns modelos de câncer muito agressivos. Essas fraquezas metabólicas seriam perdidas por qualquer outra abordagem analítica", disse Heath.

O artigo sobre suas descobertas, intitulado " Farmaco-Metabolômica subcelular guiada por Raman para células de melanoma metastático ", 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 Pós-Doutorado em Química Chenxi Qian; ex-bolsista de pós-doutorado em biogeoquímica Reto S. Wijker; Yapeng Su (MS '16, PhD '20), Dan Yuan e ex-bolsista de pós-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.

 

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