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A característica mais letal de qualquer câncer é a metástase, a disseminação de células cancerígenas por todo o corpo. Uma nova pesquisa liderada pela Penn State revela pela primeira vez a mecânica por trás de como as células do câncer de mama podem invadir tecidos saudáveis. A descoberta, que mostra que uma proteína motora chamada dineína alimenta o movimento das células cancerígenas em modelos de tecidos moles, oferece novos alvos clínicos contra a metástase e tem o potencial de mudar fundamentalmente a forma como o cancro é tratado.
“Esta descoberta marca uma mudança de paradigma em muitos aspectos”, disse Erdem Tabdanov, professor assistente de farmacologia na Penn State e principal co-autor correspondente do estudo, publicado recentemente na revista Ciência Avançada. “Até agora, a dineína nunca foi apanhada no negócio de fornecer a força mecânica para a motilidade das células cancerígenas, que é a sua capacidade de se moverem. Agora podemos ver que se você visar a dineína, poderá efetivamente interromper a motilidade dessas células e, portanto, pare a disseminação metastática.”
O projeto começou como uma colaboração entre o Departamento de Engenharia Química da Penn State e a Faculdade de Medicina da Penn State, antes de se transformar em uma parceria multi-institucional com pesquisadores do Centro Médico da Universidade de Rochester, do Instituto de Tecnologia da Geórgia, da Universidade Emory e da US Food e Administração de Medicamentos.
Os pesquisadores usaram microscopia ao vivo para observar a migração de células vivas de câncer de mama em dois sistemas diferentes modelados a partir do corpo humano. O primeiro sistema, uma rede bidimensional de fibras de colágeno, revelou como as células cancerígenas se movem através de uma matriz extracelular que envolve os tumores e mostrou que a dineína era a chave para o movimento das células cancerígenas. O segundo sistema foi um modelo tridimensional desenvolvido por uma equipe liderada por Amir Sheikhi, Dorothy Foehr Huck e J. Lloyd Huck Presidente de início de carreira em Biomateriais e Engenharia Regenerativa e professor assistente de engenharia química e engenharia biomédica na Penn State.
O segundo sistema foi projetado para imitar tecidos moles usando uma rede de partículas microscópicas de hidrogel ou microgéis ligadas entre si em formas semelhantes a tumores. Tal como no modelo bidimensional, os investigadores descobriram no modelo tridimensional que a dineína era “indispensável” na propagação ou metástase das células cancerígenas.
“Usando esses modelos tridimensionais que imitam parcialmente um tumor, descobrimos que, se bloquearmos a dineína, as células cancerígenas não poderão se mover e se infiltrar efetivamente nos tecidos sólidos”, disse Sheikhi. “Em ambos os modelos, descobrimos que a dineína é extremamente importante para a locomoção celular, o que sugere um método totalmente novo para o tratamento do cancro. Em vez de matar as células cancerígenas com radiação ou quimioterapia, estamos a mostrar como paralisá-las. Esta é uma óptima notícia porque você realmente não precisa matar as células, o que é uma abordagem severa que atinge tanto as células cancerosas quanto as saudáveis. Em vez disso, você apenas precisa impedir que as células cancerosas se movam.”
Tabdanov explicou que a “paralisia” celular poderia revelar-se uma estratégia de tratamento eficaz para o cancro em comparação com os tratamentos quimioterapêuticos, porque após a remoção cirúrgica do tumor principal, poderia impedir a propagação do cancro sem danificar tecidos e células saudáveis.
“O truque da quimioterapia é matar as células cancerígenas um pouco mais rápido do que o resto do corpo – é uma corrida contra o tempo”, disse Tabdanov. “A quimioterapia causa muitos danos aos tecidos normais e saudáveis do corpo enquanto está ocupada matando o câncer. Se, em vez disso, contivessemos o câncer e parássemos seu curso, poderíamos manter saudáveis as partes saudáveis do corpo.”
Os pesquisadores observaram que qualquer tratamento clínico potencial ainda está longe – já que ainda não foram realizados testes em humanos ou animais. Sheikhi registrou diversas patentes relacionadas à plataforma de sua equipe e planeja usar a tecnologia para estudar uma infinidade de doenças, incluindo outros tipos de câncer.
“Estamos muito entusiasmados com esta colaboração com a Penn State College of Medicine e nossos laboratórios estão trabalhando em estreita colaboração em outros projetos”, disse Sheikhi. “Penso que estas plataformas poderão um dia permitir a medicina personalizada e o tratamento personalizado para o cancro e, esperançosamente, para muitas outras doenças.”
Outros autores do artigo são Yerbol Tagay, da Penn State College of Medicine; Sina Kheirabadi e Zaman Ataie, do Departamento de Engenharia Química da Penn State; Rakesh Singh, do Centro Médico da Universidade de Rochester; Denis Tsygankov, do Instituto de Tecnologia da Geórgia e da Universidade Emory; e Olivia Prince, Ashley Nguyen, Alexander Zhovmer e Xuefei Ma, da Food and Drug Administration dos EUA.
Fundos iniciais do Departamento de Farmacologia da Penn State College of Medicine, da Fundação Meghan Rose Bradley, da National Science Foundation, dos Institutos Nacionais de Saúde e da Food and Drug Administration dos EUA apoiaram este trabalho.
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