O origami de ADN abre novas possibilidades na luta contra o cancro do pâncreas
Um dos desafios da luta contra o cancro do pâncreas é encontrar formas de penetrar no tecido denso do órgão para definir as margens entre o tecido maligno e o normal. Um novo estudo utiliza estruturas de origami de ADN para fornecer seletivamente agentes de imagem fluorescente às células cancerosas do pâncreas sem afetar as células normais.
Bumsoo Han, professor do Illinois, à esquerda, e Sae Rome Choi, investigadora de pós-doutoramento, são autores de um novo estudo que explora a utilização de origami de ADN para melhorar a imagiologia do tecido pancreático denso, com vista à deteção do cancro e ao seu potencial tratamento.
Fred Zwicky
O estudo, liderado por Bumsoo Han, professor de ciências mecânicas e engenharia da Universidade de Illinois Urbana-Champaign, e por Jong Hyun Choi, professor da Universidade de Purdue, concluiu que as estruturas de origami de ADN especialmente concebidas para transportar pacotes de corantes de imagiologia podem visar especificamente as células cancerígenas humanas com mutações KRAS, presentes em 95% dos casos de cancro do pâncreas.
"Esta investigação realça não só o potencial para uma imagiologia mais precisa do cancro, mas também para a administração selectiva de quimioterapia, um avanço significativo em relação aos actuais tratamentos do adenocarcinoma ductal pancreático", afirmou Han, que também está associado ao Cancer Center at Illinois. "O atual processo de remoção de tecido canceroso através de ressecção cirúrgica pode ser muito melhorado através de imagens mais precisas das margens do tumor."
O ADN é uma molécula longa de cadeia dupla, o que o torna um candidato ideal para ser dobrado em andaimes à escala nanométrica que mantêm as moléculas - neste caso, corantes fluorescentes para imagiologia - no lugar e para criar novas estruturas moleculares sintéticas.
A equipa desenvolveu modelos de cancro do pâncreas utilizando "tumoroides" impressos em 3D e sistemas microfluídicos que imitam o complexo microambiente tumoral - designados modelos microfluídicos tumor-estroma - para reduzir a dependência de tecidos animais e acelerar a tradução para utilização clínica em seres humanos. Para testar a absorção das estruturas de origami nos tecidos cancerígenos, os investigadores adicionaram as estruturas de ADN com corantes aos modelos tumorais e seguiram o seu movimento com imagens de fluorescência. Em seguida, administraram as estruturas que libertam o corante a ratinhos com tecido tumoral pancreático humano para explorar a distribuição dos pacotes de origami de ADN em condições fisiologicamente mais relevantes.
A equipa experimentou diferentes tamanhos de moléculas de DNA origami em forma de tubo e de azulejo. Descobriram que as estruturas em forma de tubo com cerca de 70 nanómetros de comprimento e 30 nanómetros de diâmetro, bem como as que têm cerca de 6 nanómetros de comprimento e 30 nanómetros de diâmetro, foram as mais absorvidas pelo tecido cancerígeno pancreático, sem serem absorvidas pelo tecido não cancerígeno circundante. As moléculas maiores em forma de tubo e todos os tamanhos de moléculas em forma de azulejo não tiveram um desempenho tão bom.
"Ficámos surpreendidos ao ver como a variação do tamanho e da forma dos pacotes de origami de ADN influenciou drasticamente a absorção pelas células cancerosas em relação às células saudáveis", afirmou Han. "Pensei que os mais pequenos seriam melhores, para que houvesse mais acumulação, mas parece que há um certo ponto ideal não só para o tamanho mas também para a forma."
O próximo passo é explorar a utilização de moléculas de ADN dobradas em origami, carregadas com fármacos de quimioterapia, para uma entrega selectiva às células cancerígenas sem afetar as células normais, disse Han. "Fazer isso com modelos de tumor projetados para reduzir o uso de animais e acelerar a tradução na descoberta de medicamentos é outra direção da qual estamos muito orgulhosos."
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