Esses minúsculos sensores podem detectar o câncer precocemente

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 dessa doença com risco de vida é crucial, e os cientistas médicos trabalham arduamente para desenvolver maneiras mais novas e eficazes de diagnosticar o câncer o mais rápido possível.

Agora, novas pesquisas usam pequenos sensores para detectar pequenas alterações moleculares que podem ser indicativas de câncer.

Liviu Movileanu, professor de física na Faculdade de Artes e Ciências da Universidade de Syracuse, em Nova York, juntamente com Avinash Kumar Thakur, pesquisador de doutorado em física em Syracuse, detalham o papel desses nanossensores em um artigo publicado na revista. Biotecnologia da natureza.

Como explica o Prof. Movileanu, os nanossensores podem ser particularmente úteis na detecção de leucemia linfocítica, uma forma de câncer que começa na medula óssea e se espalha no sangue.

Nos EUA, quase 21.000 novos casos de leucemia linfocítica provavelmente ocorrerão em 2018, e mais de 4.500 pessoas podem morrer como resultado.

Os nanossensores originários do laboratório do Prof. Movileanu podem detectar as chamadas interações proteína a proteína (IPP), ou seja, processos essenciais para o desenvolvimento das células.

O chamado interactoma refere-se ao “mapa completo das interações proteicas que podem ocorrer em um organismo vivo”. A interatividade – ou o mapeamento do interitoma, usando técnicas tecnológicas e computacionais de ponta – é um subcampo florescente da biofísica que estuda as conseqüências dessas interações.

Os IBPs 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 aquelas que afetam a sinalização celular e o desenvolvimento de células cancerígenas são transitórias, o que significa que elas duram apenas cerca de um milissegundo.

A natureza fugaz desses PPIs dificulta sua detecção com os métodos atualmente disponíveis.

No entanto, os nanossensores originários do laboratório do professor Movileanu contornam esse obstáculo criando uma pequena abertura na membrana celular pela qual a corrente elétrica passa.

Quando as proteínas passam por essas pequenas aberturas ou nanoporos, elas alteram 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 Ph.D. em física experimental da Universidade de Bucareste, na Romênia e atualmente é membro do grupo de pesquisa em biofísica e biomateriais do Departamento de Física de Siracusa.

“Nossas nanoestruturas nos permitem observar eventos bioquímicos de maneira sensível, específica e quantitativa”, continua o pesquisador. “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 IBPs levam a doenças. Devido à natureza transitória dessas interações, são necessários novos métodos para avaliá-las. ”

O físico também explica como os mecanismos de detecção refinados de seus nanossensores podem ajudar a combater o câncer.

“Se soubermos como partes individuais de uma célula funcionam, podemos descobrir por que uma célula se desvia da funcionalidade normal para um estado semelhante ao tumor. […] Nossos pequenos sensores podem fazer grandes coisas para a triagem de biomarcadores, o perfil de proteínas e o estudo em larga escala de proteínas [known as proteomics]. ”

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 expulsam células saudáveis ​​e normais”.