Pesquisadores identificam uma nanopartícula que, administrada por via intranasal, leva RNA de forma seletiva ao pulmão de camundongos com metástases pulmonares. A partir disso, o RNA entregue instrui as células a produzirem uma proteína que induz a morte de células tumorais.

O estudo busca solucionar um dos desafios do tratamento ao câncer. “A entrega localizada em um tecido específico é muito importante quando a gente não quer observar efeitos adversos em outros tecidos”, afirma Pedro Guimarães, orientador do estudo e subcoordenador do Centro de Competência em Terapias e Vacinas com RNA (CTV-RNA).

“Então, o foco desse trabalho era entregar de forma bem específica esse RNA no pulmão e entender qual a melhor formulação pensando num futuro tratamento, por exemplo, de metástases pulmonares”, complementa o pesquisador.

O estudo foi publicado no dia 30 de setembro na International Journal of Nanomedicine, feito por pesquisadores da UFMG em colaboração com a UNIFAL-MG, UEMG e a UFPI. Além de receber apoio do CTV-RNA, o desenvolvimento conta com recursos do Ministério da Saúde, CNPq, Capes, Fapemig e Finep.

Por que o pulmão

Metástases são tumores formados quando células de um câncer originado em outro órgão se espalham pelo corpo e passam a crescer em outras partes. Cada órgão atingido exige uma abordagem de tratamento, e a escolha do caminho até ele faz diferença.

O pulmão é um destino frequente de metástases. De acordo com o artigo, até 50% dos pacientes com câncer metastático desenvolvem metástase pulmonar, condição associada a mau prognóstico. 

Levar o tratamento diretamente ao órgão é uma forma de poupar o restante do corpo. O caminho, no entanto, tem obstáculos. Pelo nariz, as nanopartículas precisam atravessar o muco e escapar da depuração mucociliar, mecanismo que remove partículas das vias aéreas. Por isso, o objetivo do trabalho era descobrir qual formulação faria essa entrega de maneira mais seletiva, com vistas a um futuro tratamento de metástases pulmonares.

Triagem com códigos de barras

As nanopartículas lipídicas são pequenas esferas de gordura que protegem o RNA e o transportam até as células. Mudanças na composição, como o tipo e a proporção de um dos lipídios, alteram o destino da carga, e prever qual funcionaria melhor no pulmão não é simples.

A equipe sintetizou 18 formulações e colocou em cada uma um código de barras de DNA diferente. O DNA serviu apenas de identificador, para rastrear as partículas; o tratamento em si usa RNA.

“Misturamos todas essas formulações em um único pool e fizemos a administração intranasal de todas juntas no animal. Depois coletamos o pulmão e vemos qual formulação entregou mais DNA”, descreve Guimarães. Como cada código é único, o sequenciamento do material coletado revela qual formulação chegou em maior quantidade.

A estratégia usa menos animais e dispensa marcadores fluorescentes, que nem sempre refletem a distribuição real das partículas. Segundo os autores, é a primeira vez que códigos de barras de ácido nucleico são usados para acompanhar nanopartículas após administração intranasal.

Entrega e produção de proteína

Chegar em maior quantidade ao pulmão não significa, necessariamente, que a célula produzirá mais proteína. Por isso, a equipe testou se a formulação que mais entregou material ao órgão era também a que mais induzia a produção da proteína.

“O RNA é como se fosse uma receita que a gente dá para a célula do nosso corpo produzir uma proteína”, explica Guimarães. Nas melhores formulações, os pesquisadores colocaram um RNA que codifica uma proteína luminescente, o que permitiu medir o brilho no órgão. A formulação que mais entregou foi também a que mais produziu proteína no pulmão.

O estudo mostrou ainda que testes em células cultivadas em laboratório não previram o desempenho no animal. Uma das formulações foi a mais eficiente em cultura, mas não foi a melhor no pulmão.

Para os autores, isso reforça o valor da triagem em animais para esse tipo de aplicação, já que a avaliação apenas em células poderia levar à escolha de uma formulação menos adequada.

Resultados em camundongos

A formulação escolhida foi a única, entre as 18 testadas, a induzir produção de proteína no pulmão. Cerca de 70% do sinal total vinha desse órgão, e os demais tecidos tiveram sinais comparáveis aos do grupo controle, o que indica baixa exposição do restante do corpo.

Nos testes de segurança, não houve alterações relevantes nos tecidos do pulmão e do fígado nem nas enzimas hepáticas. 

Para o teste terapêutico, células de câncer colorretal humano foram injetadas em camundongos e, depois de algumas semanas, formaram metástases no pulmão, acompanhadas por bioluminescência. Os animais foram tratados por via intranasal com a nanopartícula carregando um RNA mensageiro que ordena às células do pulmão a produção da proteína TRAIL, capaz de induzir a morte de células tumorais.

Nos animais tratados, a análise mostrou mais células produzindo TRAIL, mais células tumorais mortas e maior presença de caspase-3, marcador de apoptose, a morte celular programada. A carga tumoral, medida por bioluminescência, tendeu a cair, sem significância estatística. Por isso, os autores interpretam o resultado como prova de conceito da entrega intranasal de RNA mensageiro funcional ao pulmão.

Próximos passos 

O grupo já havia mostrado, em trabalhos anteriores, que o RNA que codifica TRAIL, entregue por nanopartículas, era eficaz contra células de câncer colorretal humano. Agora, o mesmo RNA foi testado por via intranasal em um modelo de metástase pulmonar em camundongos, o que acrescenta um novo contexto a uma estratégia já conhecida.

A aplicação da formulação é apresentada pelos pesquisadores como uma prova de conceito promissora. Os autores ressaltam também que a otimização da dose, da frequência e da duração do tratamento pode ser necessária para ampliar o efeito sobre o tumor, e que a combinação com outras terapias, como a imunoterapia, também pode ser investigada. 

Guimarães menciona ainda que essa abordagem pode, no futuro, ser explorada em outras doenças: “Então, o estudo mostra a relevância e o potencial dessa estratégia para a terapia de metástases, principalmente para as pulmonares, já que a via é intranasal e essa tecnologia permite a entrega localizada. Mas isso pode ser ampliado para doenças infecciosas que causam condições de inflamação pulmonar, infecção pulmonar, a gente pode pensar em estratégias também intranasal para a terapia desse tipo de doença”, conclui.

Com o apoio do CTV-RNA, o trabalho fornece uma base para o desenvolvimento e a otimização de terapias de RNA voltadas ao trato respiratório.