Esses minúsculos sensores podem detectar o câncer precocemente
Uma nova pesquisa usa nanosensores para detectar interações proteína-proteína que podem sinalizar câncer. Os resultados podem ser especialmente úteis para identificar a leucemia linfocítica muito mais cedo.
O câncer é uma das principais causas de morte nos Estados Unidos e no mundo. De acordo com o National Cancer Institute, houve mais de 8 milhões de mortes relacionadas ao câncer em todo o mundo em 2012, e mais de 600.000 pessoas nos EUA podem morrer da doença em 2018.
A detecção precoce desta doença potencialmente fatal é crucial, e os cientistas médicos estão trabalhando arduamente para desenvolver formas mais novas e eficazes de diagnosticar o câncer o mais rápido possível.
Agora, uma nova pesquisa usa sensores minúsculos para detectar mudanças moleculares mínimas que podem ser indicativas de câncer.
Liviu Movileanu, professor de física do College of Arts and Sciences da Syracuse University em Nova York, juntamente com Avinash Kumar Thakur, um pesquisador doutorado em física em Syracuse, detalha o papel desses nanosensores em um artigo publicado na revista Nature Biotechnology.
Como explica o Prof. Movileanu, os nanossensores podem ser particularmente úteis para detectar a leucemia linfocítica, uma forma de câncer que começa na medula óssea e se espalha para o sangue.
Nos EUA, quase 21.000 novos casos de leucemia linfocítica devem ocorrer em 2018, e mais de 4.500 pessoas podem morrer como resultado.
Como funcionam os nanosensores
Os nanossensores originários do laboratório do Prof. Movileanu podem detectar as chamadas interações proteína-proteína (PPIs), ou seja, processos essenciais para o desenvolvimento das células.
O chamado interactoma se refere ao "mapa completo das interações de proteínas que podem ocorrer em um organismo vivo". A interactômica - ou mapeamento do interactome, usando técnicas tecnológicas e computacionais de ponta - é um subcampo florescente da biofísica que estuda as consequências dessas interações.
Os PPIs dependem de uma variedade de fatores, como o tipo de célula, seu estágio de desenvolvimento e as condições ambientais. Alguns PPIs são estáveis, mas outros são transitórios.
Por exemplo, as interações necessárias para ativar a expressão gênica ou que afetam a sinalização celular e o desenvolvimento das células cancerosas são transitórias, o que significa que duram apenas cerca de um milissegundo.
A natureza fugaz desses PPIs torna difícil detectá-los com os métodos atualmente disponíveis.
No entanto, os nanossensores originários do laboratório do Prof. Movileanu contornam esse obstáculo criando uma pequena abertura na membrana celular através da qual a corrente elétrica passa.
Quando as proteínas passam por essas pequenas aberturas ou nanoporos, elas mudam a intensidade da corrente elétrica. Essas mudanças revelam a identidade e as propriedades de cada proteína.
“Os dados coletados de uma única amostra de proteína são imensos”, diz o Prof. Movileanu, que obteve seu doutorado. Doutor em física experimental pela Universidade de Bucareste, na Romênia, e atualmente é membro do grupo de pesquisa em biofísica e biomateriais do Departamento de Física de Syracuse.
“Nossas nanoestruturas nos permitem observar eventos bioquímicos de maneira sensível, específica e quantitativa”, continua a pesquisadora. “Depois, podemos fazer uma avaliação sólida sobre uma única amostra de proteína.”
“O conhecimento detalhado do genoma humano abriu uma nova fronteira para a identificação de muitas proteínas funcionais envolvidas em breves associações físicas com outras proteínas”, continua o pesquisador.
“As principais perturbações na força desses PPIs levam a condições de doença. Devido à natureza transitória dessas interações, novos métodos são necessários para avaliá-las. ”
O físico também explica como os mecanismos de detecção bem ajustados de seus nanossensores podem ajudar a combater o câncer.
“Se soubermos como as partes individuais de uma célula funcionam, podemos descobrir por que uma célula se desvia da funcionalidade normal em direção a um estado de tumor [...] Nossos pequenos sensores podem fazer grandes coisas para a triagem de biomarcadores, perfis de proteínas e grandes estudo em escala de proteínas [conhecido como proteômica]. ”
Prof. Liviu Movileanu
O professor Movileanu espera que seus nanossensores sejam particularmente úteis para detectar leucemia linfocítica, uma condição em que as células sanguíneas não amadurecem e morrem normalmente, mas "se acumulam na medula óssea e excluem as células normais e saudáveis".
