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Um novo método para atingir com precisão células problemáticas para matá-las usando luz pode revelar novos conhecimentos e tratamentos para câncer e doenças inflamatórias, relatam pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign.
A morte celular inflamatória, conhecida como necroptose, é uma importante ferramenta reguladora no arsenal do corpo contra doenças. No entanto, em algumas doenças, o processo pode ficar descontrolado; por exemplo, células cancerígenas são capazes de suprimir sinais inflamatórios e, assim, escapar da morte.
“Normalmente, os tratamentos para câncer usam indução farmacológica para matar as células, mas esses produtos químicos tendem a se difundir pelos tecidos e é difícil contê-los em um local preciso. Você obtém muitos efeitos indesejados”, disse o líder do estudo Kai Zhang, professor de bioquímica na U. of I. “Podemos fazer as células responderem à luz e podemos focar o feixe de luz para ser menor do que uma célula. É assim que podemos usar a luz para atingir uma célula com muita precisão e ativar seu caminho de morte.”
Os pesquisadores usam um método chamado optogenética para fazer as células responderem à luz. Eles pegaram emprestado um gene ativado por luz de plantas e o inseriram em culturas de células intestinais, anexando-o ao gene para RIPK3, uma proteína que regula a necroptose.
“Quando ativado, o RIPK3 sofre oligomerização — ele forma aglomerados de complexos de proteínas. Nossas proteínas sensíveis à luz se aglomeram quando expostas à luz azul. Então, ao fazer com que as proteínas sensíveis à luz se juntem, o RIPK3 se junta e se oligomeriza, e é assim que imitamos a via de ativação”, disse a estudante de pós-graduação Teak-Jung Oh, a primeira autora do artigo publicado no Revista de Biologia Molecular.
No entanto, matar a célula em si não é o único objetivo. Induzir a via de morte celular inflamatória, em vez de matar a célula completamente mecânica ou quimicamente, aciona o sistema imunológico para responder. As células rompidas liberam substâncias químicas chamadas citocinas que irritam as células próximas e atraem células T, glóbulos brancos que desempenham um papel importante em como o sistema imunológico identifica e ataca ameaças, disse Zhang.
“Certos tipos de células cancerígenas criam um ambiente imunossupressor local, onde as células T não são recrutadas ou, se elas vêm, elas não as reconhecem como uma ameaça e não se infiltram na área cancerosa. Mas ao abrir algumas células cancerígenas por meio da necroptose, esperamos modular esse ambiente imunossupressor e ajudar a treinar as células T para reconhecer e atacar o câncer”, disse Zhang, que é membro do Cancer Center em Illinois.
Como o sistema optogenético requer entrega de luz diretamente aos tecidos, as aplicações clínicas humanas em tecidos mais profundos do que a pele são atualmente limitadas. No entanto, o grupo de Illinois planeja implementar seu sistema em camundongos para estudar mais a fundo a necroptose e a resposta imune no câncer e outras doenças inflamatórias. Eles também investigarão mais a fundo o potencial da plataforma in vitro para treinar células T para terapias imunes.
“Entender a via de sinalização celular para necroptose é especialmente importante porque ela é conhecida por estar envolvida com doenças como doenças neurodegenerativas e doenças inflamatórias intestinais. Saber como a necroptose afeta a progressão dessas doenças é importante. E se você não conhece os mecanismos moleculares, você realmente não sabe o que mirar para retardar a progressão”, disse Oh.
O National Institute of General Medical Sciences e o National Institute of Mental Health dos National Institutes of Health, a National Science Foundation e o Cancer Center em Illinois apoiaram este trabalho. Zhang também é afiliado ao Beckman Institute for Advanced Science and Technology em Illinois.
Os Institutos Nacionais de Saúde apoiaram este trabalho por meio das bolsas R01GM132438 e R01MH124827.
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