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Engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego desenvolveram uma vacina experimental que poderia prevenir a propagação de cânceres metastáticos aos pulmões. Os principais ingredientes da vacina são nanopartículas – formadas a partir de vírus bacterianos – que foram concebidas para atingir uma proteína conhecida por desempenhar um papel central no crescimento e propagação do cancro. Em ratos, a vacina reduziu significativamente a propagação de cancros metastáticos da mama e da pele para os pulmões. Também melhorou a taxa de sobrevivência em ratos com cancro da mama metastático após a remoção cirúrgica do tumor primário.
As descobertas foram publicadas em 16 de outubro em Anais da Academia Nacional de Ciências.
A metástase é um processo que envolve a migração de células cancerígenas do seu local primário para outras partes do corpo. Estudos recentes identificaram a S100A9, uma proteína normalmente libertada pelas células imunitárias, como um elemento-chave neste processo. Seu papel normal é regular a inflamação. No entanto, um excesso de S100A9 pode atrair células cancerígenas como um íman, fazendo com que formem tumores agressivos e facilitando a sua propagação para outros órgãos, como os pulmões.
Uma equipe liderada por Nicole Steinmetz, professora de nanoengenharia na Escola de Engenharia Jacobs da UC San Diego, desenvolveu uma vacina candidata que pode modular os níveis de S100A9 quando ela fica descontrolada. Quando injetada por via subcutânea, a vacina estimulou o sistema imunológico em camundongos a produzir anticorpos contra S100A9, reduzindo efetivamente os níveis de proteína e minimizando a metástase do câncer nos pulmões. A vacina também aumentou a expressão de proteínas imunoestimulantes com propriedades antitumorais, ao mesmo tempo que diminuiu os níveis de proteínas imunossupressoras.
“Sabe-se que o S100A9 forma o que é chamado de nicho pré-metastático dentro dos pulmões, criando um ambiente imunossupressor que permite a propagação e o crescimento do tumor”, disse o primeiro autor do estudo, Young Hun (Eric) Chung, Ph.D. em bioengenharia da UC San Diego. ex-aluno do laboratório de Steinmetz. “Ao reduzir os níveis de S100A9, podemos neutralizar eficazmente a formação deste nicho pré-metastático, levando a uma atração reduzida e a um aumento da depuração das células cancerígenas para os pulmões”.
“Esta é uma abordagem nova e inteligente para a vacinação, pois não temos como alvo as células tumorais, mas sim o microambiente tumoral, para evitar que o tumor primário produza novos tumores”, disse Steinmetz, que é o diretor fundador da UC San Diego. Centro de Nano-ImunoEngenharia e co-líder do Centro de Ciência e Engenharia de Pesquisa de Materiais (MRSEC) da universidade. “Estamos essencialmente mudando todo o sistema imunológico para ser mais antitumoral”.
Como funciona
A vacina consiste em nanopartículas feitas de um vírus bacteriano chamado Q beta. As nanopartículas foram cultivadas a partir de E. coli bactérias e isoladas. Posteriormente, um pedaço da proteína S100A9 foi fixado à superfície.
O funcionamento é que as nanopartículas do vírus Q beta atuam como isca para o sistema imunológico. Este vírus é inofensivo para animais e humanos, mas as células imunológicas o reconhecem como estranho e são acionadas para atacar em busca de um patógeno. Quando as células imunológicas percebem que as nanopartículas do vírus exibem um pedaço da proteína S100A9, elas produzem anticorpos para perseguir essa proteína.
Uma vantagem do uso de anticorpos, observou Steinmetz, é que eles ajudam a manter os níveis da proteína alvo sob controle.
“Com esta forma de imunoterapia, não eliminamos necessariamente toda a proteína, mas reduzimos os níveis em todo o lado”, disse Steinmetz.
Testando a vacina candidata
A vacina foi testada em modelos metastáticos de melanoma e câncer de mama triplo-negativo em camundongos, um tipo de câncer agressivo e difícil de tratar. Camundongos saudáveis receberam primeiro a vacina e depois foram desafiados com melanoma ou células de câncer de mama triplo-negativas por meio de injeção intravenosa. Os ratos vacinados exibiram uma redução significativa no crescimento do tumor pulmonar em comparação com os ratos não vacinados. Em camundongos não vacinados, as células cancerígenas injetadas circularam por todo o corpo e eventualmente se concentraram nos pulmões para formar tumores metastáticos.
Os investigadores observam que esta estratégia de vacina combate a propagação do tumor, e não o tumor primário em si.
“Embora o S100A9 seja superexpresso em certos tumores primários, ele é indicado principalmente na doença metastática e na progressão”, disse Chung. “A proteína está envolvida na formação de microambientes tumorais imunossupressores. Portanto, descobrimos que a nossa vacina é muito mais eficaz na redução da metástase, e não na redução do crescimento dos tumores primários”.
Outro conjunto de experiências demonstrou o potencial da vacina para oferecer protecção contra a metástase do cancro após a remoção cirúrgica do tumor primário. Os ratos com tumores de cancro da mama triplo-negativos que receberam a vacina após a cirurgia demonstraram uma taxa de sobrevivência de 80%, enquanto 30% dos ratos não vacinados sobreviveram após a cirurgia.
“Essas descobertas são as mais relevantes clinicamente, pois modelam de perto o que poderia acontecer em cenários da vida real”, disse Steinmetz. “Por exemplo, um paciente diagnosticado com um câncer agressivo que é submetido a uma cirurgia para remover o tumor pode estar em risco de recorrência e metástase nos pulmões. Prevemos que esta vacina possa ser administrada após a cirurgia para prevenir tal recorrência e crescimento da doença metastática. .”
Próximos passos
Antes que a vacina possa avançar para testes em humanos, são necessários estudos de segurança mais abrangentes.
“A S100A9 é uma proteína endógena dos pulmões e não existem muitos dados que demonstrem o que acontece quando a S100A9 é abolida”, disse Chung. “Sabemos que a S100A9 é importante na eliminação de patógenos, e estudos futuros deverão testar melhor se a redução dos níveis de S100A9 diminui a capacidade do paciente de combater infecções, especialmente em pacientes com câncer que podem ter o sistema imunológico enfraquecido”.
Os trabalhos futuros também explorarão a eficácia da vacina quando combinada com outras terapias contra o cancro, com o objectivo de melhorar a sua eficácia contra cancros difíceis de tratar.
Este trabalho foi apoiado em parte pelos Institutos Nacionais de Saúde (R01-CA224605).
Divulgação: Nicole Steinmetz é cofundadora, possui participação acionária e participação financeira na Mosaic ImmunoEngineering Inc. Steinmetz atua como diretora, membro do conselho, diretor científico interino e consultora remunerada da Mosaic. Steinmetz, Jovem Hun Chung e Oscar. A. Ortega-Rivera possui patente depositada em relação ao trabalho apresentado. Os demais autores declaram não haver potencial conflito de interesses.
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