Pesquisadores unem seus conhecimentos em engenharia, imunologia e química de polímeros para combater o câncer de ovário
EM 2019, 20 MULHERES DIAGNOSTICADAS COM TUMORES DE OVÁRIO concordaram em experimentar um novo adesivo de pele projetado pelo MIT – um disco pequeno, transparente e flexível que pode um dia se tornar a primeira ferramenta de triagem não invasiva para câncer de ovário.
Com exceção de uma biópsia, atualmente não há método de triagem ou teste de diagnóstico para câncer de ovário, a quinta principal causa de mortes por câncer entre as mulheres. Os pesquisadores do MIT Darrell Irvine PhD ’00 e Paula Hammond ’84, PhD ’93 estão combinando seus conhecimentos em engenharia, imunologia e química de polímeros para mudar isso.
“O câncer de ovário nos últimos 30 anos viu muito pouca melhora na capacidade de sobrevivência. Precisamos de vários meios para lidar com esta doença; não haverá uma única bala”, diz Hammond, professor do Instituto e chefe do Departamento de Engenharia Química. O patch de microagulhas que Hammond está desenvolvendo com Irvine, o professor Underwood-Prescott nos departamentos de engenharia biológica e ciência e engenharia de materiais, pode se tornar uma ferramenta salva-vidas para a detecção precoce do câncer de ovário.
O trabalho é apoiado pelo Bridge Project, uma colaboração baseada na experiência do Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT e do Dana-Farber/Harvard Cancer Center que reúne bioengenharia, ciência avançada do câncer e oncologia clínica para resolver os problemas mais desafiadores da atualidade. problemas na pesquisa e tratamento do câncer.
Encontrando o câncer de ovário
Hammond tem uma vasta experiência no desenvolvimento de biomateriais para permitir a entrega de medicamentos e genes direcionados para uma variedade de distúrbios desafiadores. No entanto, o câncer de ovário lhe parece particularmente insidioso: é difícil de detectar e muitas vezes diagnosticado tarde demais para salvar a paciente. Além disso, ao contrário dos cânceres com origens genéticas conhecidas, o câncer de ovário tem causas mais opacas. “Precisávamos ser muito mais sorrateiros sobre como abordamos o câncer de ovário”, diz Hammond.
“O câncer de ovário nos últimos 30 anos viu muito pouca melhora na capacidade de sobrevivência. Precisamos de vários meios para lidar com esta doença”, diz Hammond.
Ela aprendeu algumas verdades assustadoras sobre o câncer de ovário em 2013, quando conheceu o oncologista Dr. Kevin Elias no Dana-Farber Cancer Institute. Elias, intrigado com o potencial da nanomedicina para o tratamento do câncer, tornou-se um associado de pós-doutorado no laboratório de Hammond no MIT. Quando mais tarde ele iniciou seu próprio laboratório no Brigham and Women’s Hospital em Boston e começou a avaliar o potencial dos microRNAs (miRNAs) como biomarcador, ele imediatamente pensou que a tecnologia de microagulhas de Hammond e Irvine poderia ser útil.
Os miRNAs são pequenas fitas não codificantes de RNA que regulam a expressão gênica. Compostos por ácidos nucleicos que sintetizam proteínas em todas as células vivas, os miRNAs podem ser encontrados no sangue, urina, saliva e no fluido intersticial entre os vasos sanguíneos e as células.
Elias conhecia Irvine, cuja formação é em imunologia, e Hammond vinha desenvolvendo adesivos de microagulhas como uma alternativa à administração tradicional de vacinas e como uma ferramenta para avaliar as respostas imunes e identificar infecções. Mas Elias tinha outra coisa em mente.
Quando Elias perguntou: “Se eu puder identificar uma ‘impressão digital’ de microRNAs associados ao câncer de ovário, podemos usar seu conjunto de ferramentas para detectá-lo”, Irvine diz que eles começaram a pensar em microagulhas como uma forma de amostrar material – em vez de entregar coisas na pele.
Sasan Jalili, pesquisador de pós-doutorado associado do Koch Institute, ajudou a projetar os adesivos de microagulhas para projetar apenas várias centenas de mícrons na pele, onde existem poucos capilares e receptores de dor. Os adesivos são feitos de um polímero biodegradável aprovado pela FDA semelhante ao material usado em suturas reabsorvíveis. Seus minúsculos pinos são revestidos com hidrogéis, uma rede de polímeros que pode absorver água ou fluidos biológicos sem perder sua estrutura.
Anasuya Mandal SM ’14, PhD ’17, que completou seu doutorado com Irvine e Hammond, começou fazendo hidrogéis de alginato, um extrato benigno de algas marinhas. Dentro da matriz de alginato, a equipe conseguiu incorporar cadeias moleculares que atraem os miRNAs que Elias esperava amostrar.
A camada de alginato incha na presença de água, absorvendo o fluido intersticial que pode conter miRNAs de células cancerígenas. “Eles são capturados no hidrogel e isolamos essencialmente o miRNA do patch dissolvendo a camada de alginato”, diz Hammond. Essas moléculas recuperadas são então analisadas para a “impressão digital” do câncer de ovário de Elias.
Um teste de câncer por correio
As mulheres que concordaram em participar do teste de microagulhamento haviam experimentado desconforto pélvico e já haviam feito um ultra-som que revelou uma massa ovariana.
Os médicos suspeitavam – mas não podiam confirmar – que essas massas eram malignas. Apenas uma biópsia pode fazer isso, mas no caso de câncer de ovário, as biópsias são desaconselhadas.
“Não fazemos biópsia dos ovários porque corre o risco de semear a cavidade abdominal com células cancerígenas e piorar o prognóstico”, diz Elias. “Então, a decisão é realmente esperar e observá-lo ou remover todo o ovário”.
Um teste de câncer de ovário preciso tornaria essa decisão muito clara. O Santo Graal, de acordo com Elias, seria uma tela de câncer não invasiva e precisa que uma paciente poderia conduzir sozinha.
“A aplicação mais prática para o adesivo de microagulhas é um paciente que vive em uma parte remota do Maine, a seis horas de distância de especialistas”, disse ele. Para esse paciente, até mesmo chegar para uma amostra de sangue pode ser difícil.
Os adesivos de microagulhas podem um dia se assemelhar a band-aids de polímero flexível “que podem ser enviados para a casa de alguém e devolvidos”, diz ele.
As mulheres que generosamente se ofereceram para o ensaio clínico tiveram protótipos de adesivos afixados em seus abdomes com fita cirúrgica. Após 30 minutos, os quadrados de dois por dois foram removidos e verificados quanto a miRNAs. “Os resultados estão sendo analisados de forma cega, então ainda não posso dizer se o teste de miRNA identificou corretamente todas as mulheres com câncer”, diz Elias. No entanto, em análises anteriores, o teste identificou cerca de 90% das mulheres com câncer de ovário e teve uma taxa de falso positivo inferior a 1%.
Com o apoio contínuo do Bridge Project, os pesquisadores esperam fazer um acompanhamento mais extenso para ver se os adesivos detectarão câncer de ovário em pacientes que ainda não foram diagnosticadas com massa ovariana.
Irvine diz que o Bridge Project “foi absolutamente crucial porque nos permitiu – de forma relativamente rápida e sem muitos dados preliminares – lançar essa nova abordagem. E agora estamos posicionados para arrecadar fundos dos Institutos Nacionais de Saúde ou de outras fontes que possam estar interessadas em apoiar nosso trabalho”.
Elias, agora diretor do laboratório de oncologia ginecológica do Brigham and Women’s Hospital, credita ao Bridge Project a viabilização de projetos de alto risco porque “os médicos e os engenheiros envolvidos podem apresentar uma solução criativa para um novo problema, em vez de focar na necessidade de um grande corpo de dados preliminares para começar a patrocinar um projeto.”
“O que é único no Bridge Project”, diz ele, “é que ele aproveita a experiência das instituições participantes”.
Enquanto isso, os pesquisadores do MIT estão avançando com a tecnologia de microagulhas. Irvine e Jalili estão colaborando com a UMass Chan Medical School no uso de adesivos de microagulhas para monitorar as respostas imunológicas a doenças autoimunes, como psoríase e lúpus. Jalili está usando os patches para desvendar os principais mecanismos imunológicos que regulam a eficácia de potenciais vacinas contra o câncer.
Irvine diz: “Esta é uma área que continuará a crescer. Estamos empolgados com o potencial de usar adesivos de microagulhas de muitas maneiras diferentes, mesmo que seja um dispositivo relativamente simples.”
Publicado em 17/07/2022 13h10
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