Organismo possui uma proteína que o protege dos danos causados pela radiação
Considerado o animal mais resistente do mundo, o tardígrado agora também pode ser o responsável por pacientes com câncer suportarem melhor o difícil tratamento com radioterapia.
O pequeno animal suporta enormes quantidades de radiação, e essa característica inspirou pesquisadores a desenvolverem uma nova estratégia que pode proteger os pacientes contra os danos causados pela radiação.
Quem recebe radioterapia está sujeito a enfrentar efeitos colaterais graves que muitas vezes são difíceis de serem tolerados.
A radioterapia é frequentemente usada para tratar câncer de cabeça e pescoço, onde pode danificar a boca ou a garganta, tornando muito doloroso comer ou beber. Também é comumente usada para cânceres gastrointestinais, que podem levar a sangramento retal.
“A radiação pode ser muito útil para muitos tumores, mas também reconhecemos que os efeitos colaterais podem ser limitantes. Há uma necessidade não atendida com relação a ajudar os pacientes a mitigar o risco de danificar o tecido adjacente”, diz Giovanni Traverso, professor associado de engenharia mecânica no MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts) e gastroenterologista no Brigham and Women’s Hospital.
Resistência a condições extremas
Por muitos anos, Traverso e James Byrne, professor assistente de oncologia de radiação na Universidade de Iowa, têm trabalhado no desenvolvimento de novas maneiras de prevenir danos por radiação. No novo estudo, publicado agora na Nature Biomedical Engineering, eles foram inspirados pela extraordinária capacidade de sobrevivência dos tardígrados.
Encontrados em todo o mundo, geralmente em ambientes aquáticos, esses organismos são bem conhecidos por sua resiliência a condições extremas. Cientistas até os enviaram ao espaço, onde foi demonstrado que eles sobreviveram à desidratação extrema e à radiação cósmica.
Um componente-chave dos sistemas de defesa dos tardígrados é uma proteína chamada Dsup, que se liga ao DNA e ajuda a protegê-lo de danos provocados por radiação. Essa proteína desempenha um papel importante na capacidade dos tardígrados de sobreviver a doses de radiação de 2.000 a 3.000 vezes maiores do que o que um ser humano pode tolerar.
Ao buscar novas maneiras de proteger pacientes com câncer da radiação, os pesquisadores se perguntaram se eles seriam capazes de entregar o RNA mensageiro codificando Dsup aos tecidos do paciente antes do tratamento de radiação. Este mRNA acionaria as células para expressar transitoriamente a proteína, protegendo o DNA durante o tratamento. Depois de algumas horas, o mRNA e a proteína desapareceriam.
Para que isso funcionasse, os pesquisadores precisavam de uma maneira de entregar mRNA que gerasse grandes quantidades de proteína nos tecidos-alvo. Eles rastrearam bibliotecas de partículas de entrega contendo componentes de polímero e lipídio, que foram usados separadamente para obter uma entrega eficiente de mRNA. A partir dessas triagens, eles identificaram uma partícula de polímero-lipídio que era mais adequada para entrega no cólon e outra que foi otimizada para entregar mRNA ao tecido da boca.
“Pensamos que talvez combinando esses dois sistemas — polímeros e lipídios — poderíamos obter o melhor dos dois mundos e conseguir uma entrega de RNA altamente potente. E foi essencialmente isso que vimos”, diz Ameya Kirtane, professor de medicina na Harvard Medical School e cientista visitante no Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT.
“Um dos pontos fortes da nossa abordagem é que estamos usando um RNA mensageiro, que apenas expressa temporariamente a proteína, então é considerado muito mais seguro do que algo como DNA, que pode ser incorporado ao genoma das células”, acrescenta.
Resultados promissores
Depois de mostrar que essas partículas poderiam fornecer mRNA com sucesso para células cultivadas em laboratório, os pesquisadores fizeram testes em um camundongo de laboratório.
Eles injetaram as partículas na bochecha ou no reto várias horas antes de dar uma dose de radiação semelhante à que os pacientes com câncer receberiam. Nesses camundongos, os pesquisadores viram uma redução de 50% na quantidade de quebras de DNA de fita dupla causadas pela radiação.
Os pesquisadores também mostraram que o efeito protetor da proteína Dsup não se espalhou além do local da injeção, o que é importante porque eles não querem proteger o tumor em si dos efeitos da radiação.
Para tornar esse tratamento mais viável para uso em humanos, os pesquisadores agora planejam trabalhar no desenvolvimento de uma versão da proteína Dsup que não provocaria uma resposta imune, como a proteína tardígrada original provavelmente faria.
Se desenvolvida para uso em humanos, essa proteína também poderia ser usada para proteger contra danos ao DNA causados por medicamentos quimioterápicos, dizem os pesquisadores. Outra possível aplicação seria ajudar a prevenir danos por radiação em astronautas no espaço.
