Estudos do Moffitt impulsionam a pesquisa em câncer com análise de dieta, biomarcadores espaciais e engenharia

Pesquisadores do Moffitt Cancer Center publicaram vários estudos que avançam a compreensão de fatores de risco para câncer e a predição de tratamento, ao mesmo tempo em que sediaram uma cúpula nacional sobre inovações de engenharia na pesquisa oncológica.

Um novo estudo publicado no British Journal of Cancer sugere que pessoas que seguem dietas à base de plantas podem ter um risco geral ligeiramente menor de desenvolver câncer em comparação com pessoas que consomem carne regularmente. Os pesquisadores combinaram dados de vários grandes estudos de coorte prospectivos que acompanharam diagnósticos de câncer entre pessoas que relataram diferentes padrões alimentares, incluindo consumidores de carne, vegetarianos e veganos. No geral, o estudo constatou que dietas vegetarianas estiveram associadas a uma redução perceptível no risco geral de câncer em comparação com dietas que incluíam carne.

O estudo também identificou algumas associações inesperadas para tipos específicos de câncer. Vegetarianos apresentaram maior risco relatado de carcinoma espinocelular de esôfago, enquanto veganos apresentaram maior risco de câncer colorretal. Os pesquisadores enfatizam que esses achados exigem investigação adicional e devem ser interpretados com cautela.

Um pesquisador do Moffitt Cancer Center que estuda nutrição e risco de câncer afirma que dietas à base de plantas contêm diversas características que podem ajudar a explicar a tendência geral de proteção contra câncer. Dietas à base de plantas tendem a ser ricas em fibras, antioxidantes, vitaminas, minerais e fitoquímicos que ajudam a reduzir a inflamação, apoiar a função intestinal saudável e proteger as células contra danos ao DNA. Elas também tendem a ter menor teor de gordura saturada e maior densidade de nutrientes, o que pode ajudar a manter um peso corporal mais saudável, um fator importante na prevenção do câncer.

O estudo é observacional, o que significa que pode identificar associações, mas não pode provar causalidade. Mesmo com um tamanho amostral muito grande e acompanhamento prolongado, pessoas que optam por dietas vegetarianas ou veganas podem diferir dos consumidores de carne em outros comportamentos relacionados à saúde, como tabagismo, uso de álcool, atividade física ou hábitos de rastreamento. Os achados apoiam a ideia de que dietas à base de plantas podem reduzir o risco de câncer, mas não provam que mudar a dieta causará diretamente a queda do risco.

Uma hipótese para o achado relacionado ao câncer de esôfago é que alguns vegetarianos possam consumir níveis mais baixos de micronutrientes específicos, como zinco ou selênio, que desempenham papéis na manutenção da integridade do revestimento esofágico. Outra possibilidade é que fatores de estilo de vida ou culturais, não totalmente capturados nos dados, sejam diferentes entre vegetarianos e não vegetarianos em determinadas regiões. O maior risco de câncer colorretal relatado entre veganos também pode refletir diferenças na ingestão de nutrientes ou outros fatores de estilo de vida. Dietas veganas podem variar amplamente entre e dentro de populações, e algumas podem ter baixo teor de cálcio, vitamina D ou B12, nutrientes associados à proteção contra câncer colorretal.

Em uma pesquisa separada publicada em Cancer Research, pesquisadores do Moffitt identificaram distintos ecossistemas espaciais tumor–imune que predizem se pacientes com câncer de pulmão de células não pequenas avançado se beneficiarão de imunoterapia. Os achados mostram que analisar como células tumorais e imunológicas se organizam e interagem dentro do microambiente tumoral pode prever a progressão da doença com mais precisão do que o status de PD-L1 isoladamente. O artigo foi destaque na capa da publicação e também faz parte de sua série especial de Data Science.

Usando imagem multiplex, estatística espacial e aprendizado de máquina, os investigadores analisaram biópsias pareadas pré-tratamento e durante o tratamento de pacientes inscritos em um ensaio clínico que combinava o inibidor de HDAC vorinostat com o inibidor de PD-1 pembrolizumab. Em vez de focar em marcadores únicos, a equipe examinou como células imunes e células tumorais estavam posicionadas umas em relação às outras, definindo “vizinhanças” espaciais e ecologias tumor–imunes mais amplas.

Tumores de pacientes cuja doença progrediu foram caracterizados por uma arquitetura imunossupressora antes do início do tratamento, incluindo maior agrupamento espacial de células T reguladoras FoxP3-positivas e células imunes expressando PD-1 próximas às células tumorais. Em contraste, tumores de pacientes com doença estável mostraram colocalização mais forte de células T efetoras CD3- e CD8-positivas interagindo com células tumorais. Esses achados sugerem que a resposta à imunoterapia pode ser influenciada pela organização espacial preexistente dentro do microambiente tumoral.

Quando os pesquisadores treinaram modelos preditivos usando essas características do ecossistema espacial, alcançaram até 87,5% de acurácia na previsão de progressão da doença. Em comparação, usar apenas a expressão de PD-L1 resultou em aproximadamente 63% de acurácia preditiva. Os resultados sustentam a ampliação dos diagnósticos de câncer de pulmão além de testes de marcador único, em direção a biomarcadores espaciais que podem ajudar a orientar decisões de imunoterapia mais precisas.

O objetivo principal foi definir e quantificar ecologias tumor–imunes distintas em câncer de pulmão de células não pequenas e determinar se esses padrões espaciais podem prever progressão da doença e resposta à imunoterapia. A resposta ao tratamento depende de como as células estão organizadas espacialmente e interagem funcionalmente, e não apenas de a presença de marcadores específicos. Respondedores tinham tumores mais permissivos à imunidade antes do tratamento. Não respondedores tinham tumores com uma arquitetura espacial supressora que limitava um ataque imune eficaz. Esses padrões de ecossistema estavam em grande parte presentes antes do início da terapia.

Os achados apoiam ir além de testes de marcador único, em direção à estratificação de pacientes baseada em ecossistemas. Pacientes com ecossistemas permissivos à imunidade podem se beneficiar de inibidores de checkpoint isoladamente, enquanto aqueles com ecossistemas supressores poderiam ser direcionados mais cedo para terapias combinadas ou ensaios clínicos. Embora ainda não seja rotina, plataformas de imuno-histoquímica multiplex e patologia digital estão se tornando mais comuns. Com validação adicional e ferramentas computacionais mais simplificadas, o perfilamento imune espacial pode passar a fazer parte do diagnóstico de câncer de pulmão nos próximos anos.

Este estudo foi apoiado pelo National Cancer Institute (U01CA232382, U54CA274507), pelo Moffitt Center of Excellence for Evolutionary Therapy e pelo Moffitt Lung Cancer Center of Excellence.

Pesquisadores, engenheiros, clínicos e líderes de políticas públicas se reuniram em Tampa para o quarto Cancer Engineering Summit anual, um evento de três dias com foco em como a inovação impulsionada pela engenharia está remodelando o futuro da pesquisa em câncer. Um elemento central da reunião deste ano foi o simpósio New Approach Methodologies (NAMs), que destacou tecnologias emergentes projetadas para reduzir a dependência de testes em animais, ao mesmo tempo em que aceleram o caminho da descoberta ao cuidado do paciente.

Por décadas, modelos animais têm sido uma pedra angular da pesquisa em câncer. No entanto, muitas terapias que parecem promissoras em animais não produzem os mesmos resultados em pessoas. À medida que tratamentos oncológicos se tornam mais direcionados e biologicamente complexos, pesquisadores têm recorrido cada vez mais a sistemas relevantes para humanos, que replicam melhor a biologia tumoral e respostas específicas de pacientes.

O NAMs Symposium foi o evento de abertura da cúpula, reunindo líderes do governo, da academia e da indústria para explorar como plataformas laboratoriais avançadas, biomateriais, modelagem computacional e inteligência artificial estão modernizando a pesquisa pré-clínica. Essas abordagens visam melhorar a acurácia preditiva, reduzir custos de desenvolvimento, encurtar prazos até ensaios clínicos e diminuir significativamente o uso de animais.

O chefe do Departamento de Bioengenharia do Moffitt Cancer Center desenvolve sistemas tumorais 3D engenheirados que recriam, em laboratório, características-chave dos cânceres humanos. Diferentemente de culturas celulares tradicionais bidimensionais ou de alguns modelos animais, essas plataformas 3D permitem estudar como células cancerosas interagem com o tecido ao redor e com células imunes. A equipe também projeta plataformas baseadas em biomateriais que imitam as propriedades físicas e mecânicas do tecido humano, permitindo testes mais realistas de terapias contra o câncer. Ao avaliar resposta e resistência a fármacos nesses sistemas engenheirados, os pesquisadores podem identificar tratamentos promissores mais cedo e potencialmente reduzir falhas clínicas tardias e onerosas.

O NAMs Symposium foi coorganizado pelo vice-presidente de estratégia de portfólio do Innovation and Entrepreneurship Office do Moffitt, que enfatizou a importância estratégica mais ampla do evento. O Moffitt espera liderar nesse espaço sob a perspectiva da oncologia, e a instituição está trabalhando para reunir pessoas a fim de trazer à tona as questões que moldam o campo e que definirão a agenda de todos que trabalham para desenvolver curas contra o câncer melhores e em maior número.

Olhando para o futuro, palestrantes enfatizaram que a colaboração com engenharia será essencial para fabricar, escalar e produzir plataformas NAMs realistas. O diretor do National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering do NIH destacou a importância de expertise interdisciplinar para levar essas tecnologias de sistemas de prova de conceito a ferramentas de pesquisa escaláveis. Avanços futuros podem incluir a integração de sensores avançados e tecnologias de imagem com engenharia de fluidos e de processos para criar sistemas com controle por realimentação, capazes de monitorar o comportamento tumoral em tempo real.