Nova técnica para diagnosticar metástase de câncer usa nanosondas de origami

Engenheiros da Johns Hopkins criaram uma nova ferramenta óptica que pode melhorar a imagem do câncer. A abordagem deles, chamada SPECTRA, usa pequenas nanosondas que acendem quando se ligam a células cancerígenas agressivas, ajudando os clínicos a distinguir entre cânceres localizados e aqueles que são metastáticos e têm o potencial de se espalhar por todo o corpo.

“Nossas descobertas mostram que o SPECTRA tem enorme potencial para detecção e geração de imagens de câncer”, disse o líder da equipe Ishan Barman, professor de engenharia mecânica na Whiting School of Engineering. “Estamos dando aos clínicos uma ferramenta mais poderosa que pode encontrar células cancerígenas mais cedo e com mais precisão do que nunca.”

A pesquisa da equipe aparece em Materiais Funcionais Avançados.

Escalável e mais econômico do que os métodos atuais, o SPECTRA aproveita uma combinação inédita: espectroscopia Raman, que usa a dispersão de luz laser para fornecer informações detalhadas sobre vibrações moleculares, e origami de DNA, que envolve dobrar DNA em formas específicas, como na arte japonesa de dobrar papel.

A equipe usou o DNA dobrado como um arcabouço para criar nanopartículas plasmônicas precisamente arranjadas, repórteres Raman (uma molécula que produz um sinal forte quando analisada usando espectroscopia Raman) e sequências de DNA direcionadas ao câncer. Essas nanosondas multifuncionais foram então testadas em células cancerígenas.

A equipe descobriu que, diferentemente de tomografias computadorizadas ou ressonâncias magnéticas, que podem indicar a presença de um tumor, mas não as assinaturas moleculares específicas que podem alertar os médicos sobre metástases atuais ou iminentes, o SPECTRA se ligou de forma eficaz e consistente às células DU145 do câncer de próstata metastático e até mesmo as diferenciou das células não metastáticas.

Além disso, os pesquisadores selecionaram um repórter Raman — uma molécula de sinalização — que resulta em um sinal ativo e distinto em uma faixa que o destaca claramente contra o fundo do tecido normal, ajudando os médicos a localizar a doença com mais precisão.

“É um design inteligente que dá alto realce ao sinal Raman, e é uniforme”, disse o membro da equipe Swati Tanwar, um bolsista de pós-doutorado em engenharia mecânica. “Ele pode distinguir células cancerígenas agressivas de não agressivas com base na intensidade do sinal. Em um tumor, se 10% das células são agressivas e 90% são não agressivas, as 10% acenderão e darão um sinal muito alto.”

Tanwar disse que cada fita de DNA no andaime de origami tem uma sequência única e ocupa uma posição específica na nanoestrutura dobrada do origami. Esse arranjo meticuloso facilitou a criação da nanosonda multifuncional SPECTRA.

“A espectroscopia Raman é uma ferramenta de impressão digital molecular”, disse o membro da equipe Lintong Wu, um estudante de doutorado em engenharia mecânica. “As moléculas podem parecer semelhantes à distância, mas usando a espectroscopia Raman elas mostram picos e sinais diferentes em todo o espectro.”