Cientistas modificam bactérias para combater câncer
Uma célula de câncer de mama. NIH/Domínio Público A medicina moderna tem avançado consideravelmente nos tratamentos contra o câncer nas últimas décadas. No entanto, todas as terapias ainda enfrentam um desafio importante: como atacar as células cancerosas sem afetar as células saudáveis. Soluções que não são ideais resultam em efeitos colaterais: cirurgias e radiações podem prejudicar tecidos saudáveis adjacentes, enquanto a quimioterapia pode atingir células de crescimento rápido indiscriminadamente, danificando, por exemplo, folículos capilares e o revestimento do estômago.
Uma alternativa envolve a utilização de um aliado inesperado: as bactérias. Algumas espécies bacterianas não conseguem sobreviver na presença de oxigênio. Elas habitam ambientes com baixo teor de oxigênio, como as profundezas do solo ou o fundo de lagos. Essas bactérias, conhecidas como anaeróbicas, normalmente não conseguem infectar tecidos saudáveis, onde o oxigênio é abundante. Em contrapartida, os tumores cancerosos apresentam uma oxigenação deficiente. À medida que os tumores se desenvolvem, seu suprimento sanguíneo se torna anormal e ineficiente, resultando em áreas com baixos níveis de oxigênio em seu interior. Esse ambiente hipóxico cria um nicho único para a infecção por bactérias anaeróbicas.
Para utilizar essas bactérias em terapias contra o câncer, os médicos poderiam injetar esporos dormentes de uma bactéria anaeróbica no paciente. Esses esporos circulam pela corrente sanguínea e permanecem inativos em tecidos saudáveis e oxigenados. Quando atingem os tumores, podem iniciar infecções autolimitadas que atacariam o tumor. Esse é o objetivo. Na prática, no entanto, isso é mais complicado. Juntamente com os colegas Bahram Zargar, CEO e cofundador da CREM Co Labs, e Sara Sadr, ambos ex-alunos do Departamento de Engenharia Química da Universidade de Waterloo, publicamos recentemente uma pesquisa que investiga o potencial anticâncer da bactéria Clostridium sporogenes.
Uso de bactérias no tratamento do câncer
Registros de regressão de cânceres devido a infecções bacterianas existem há milênios. No contexto da medicina contemporânea, William Coley, um médico que atuava em Nova York no início do século XX, documentou um caso de um paciente cujos tumores foram suprimidos por uma infecção severa. Coley começou a testar terapias injetando bactérias vivas coletadas dessas infecções em pacientes com câncer. Em sua documentação inicial, um terço dos pacientes apresentou melhora, a maioria não teve resposta e cerca de 5% faleceram devido à infecção. Não foi um começo promissor. Entretanto, Coley persistiu e desenvolveu um tratamento utilizando bactérias tratadas termicamente, o que resultou em resultados mais satisfatórios. Esses tratamentos, que envolviam a estimulação do sistema imunológico (um dos primeiros exemplos de imunoterapia), ficaram conhecidos como “toxinas de Coley”. A popularidade dos tratamentos de Coley diminuiu à medida que outras abordagens terapêuticas foram surgindo. O tratamento cirúrgico tornou-se mais seguro, enquanto a radioterapia e a quimioterapia mostraram-se eficazes. Essas terapias eram muito mais fáceis de caracterizar do que os micróbios presentes nas toxinas de Coley.
As terapias bacterianas, no entanto, continuaram a ser alvo de pesquisa. Na metade do século XX, ensaios clínicos foram realizados para testar os efeitos da injeção de esporos da bactéria anaeróbica Clostridium sporogenes, uma bactéria de solo não patogênica. Você pode conhecer algumas parentes mais conhecidas da C. sporogenes, como a C. tetani, que causa o tétano, e a C. botulinum, responsável pelo botox. Testes pré-clínicos em camundongos confirmaram que os esporos injetados de C. sporogenes permaneciam inativos em tecidos saudáveis, mas proliferavam nos tumores. Os pacientes nos ensaios clínicos apresentaram alguma regressão tumoral, mas esta foi de curta duração. As bactérias danificaram o interior do tumor, mas não conseguiram alcançar a borda externa, que é mais oxigenada. Os tumores continuaram a crescer a partir dessas bordas externas não afetadas.
Avançando para o século XXI e os progressos modernos em engenharia genética, o campo da biologia sintética está focado na criação de novas entidades biológicas como ferramentas para enfrentar desafios dessa engenharia. A caixa de ferramentas da biologia sintética pode ser utilizada para criar variantes de bactérias anaeróbicas que possam atuar como supressoras de tumores mais eficazes do que suas contrapartes nativas. A intolerância ao oxigênio da C. sporogenes permite o direcionamento ao tumor, mas também limita seu potencial terapêutico. Reconhecendo esse fato, buscamos uma solução de engenharia genética que possa aproveitar a vantagem do direcionamento sem enfrentar a limitação de desempenho. Modificamos geneticamente as células da bactéria C. sporogenes de duas formas: primeiro, introduzindo um gene que aumenta a capacidade da bactéria de tolerar oxigênio. O objetivo é permitir que ela penetre mais profundamente a borda externa do tumor. Em segundo lugar, introduzimos um sistema de controle que ativa as bactérias apenas nas condições desejadas. Esse sistema de controle, chamado de “quorum sensing”, assegura que a tolerância ao oxigênio modificada seja “ativada” apenas quando as células bacterianas encontrarem um tumor e atingirem uma densidade populacional mínima. Estudos futuros poderiam conectar esse sistema de controle a outras atividades bacterianas, como a ativação de partículas de medicamentos ou a estimulação do sistema imunológico do hospedeiro. Nossa investigação ainda está em estágios iniciais. O desenvolvimento contínuo contribuirá para os esforços da comunidade científica no sentido de criar produtos bioterapêuticos vivos com o objetivo de aprimorar o tratamento do câncer. Para mais notícias acesse… Brian Ingalls recebe financiamento da MITACS. Marc Aucoin não presta consultoria, trabalha, possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização que poderia se beneficiar com a publicação deste artigo e não revelou nenhum vínculo relevante além de seu cargo acadêmico. Confira também outros conteúdos em…
