Peptídeos quimicamente estabilizados miram alvos de câncer antes considerados “indrogáveis”

Pesquisadores da University of Bath desenvolveram uma nova tecnologia que usa bactérias para construir, estabilizar quimicamente e testar milhões de moléculas potenciais de fármacos dentro de células vivas, tornando muito mais rápido e fácil descobrir novos tratamentos para cânceres de difícil manejo. A tecnologia usa bactérias para produzir vastas bibliotecas de moléculas de peptídeos e estabilizá-las quimicamente (ou “grampeá-las”, staple) em formas definidas enquanto são testadas dentro da célula.

Cientistas do Department of Life Sciences da universidade investigam peptídeos — cadeias curtas de aminoácidos, os blocos de construção das proteínas — como potenciais medicamentos para uma família de motores de câncer notoriamente “indrogáveis”, conhecida como fatores de transcrição. Essas proteínas atuam como interruptores mestres que controlam a atividade gênica e frequentemente estão hiperativas no câncer.

No estudo mais recente, publicado em Cell Chemical Biology, a equipe criou um sistema bacteriano no qual cada bactéria produz um peptídeo diferente, que então é modificado quimicamente dentro da célula viva. Essa etapa química funciona como um grampo molecular, travando cada peptídeo em uma forma definida que normalmente não adotaria. De forma crucial, esse “grampeamento” químico ocorre após o peptídeo ser produzido, mas enquanto ele ainda está dentro da célula, permitindo aos pesquisadores testar diretamente milhões de peptídeos estruturalmente estabilizados em um contexto biológico.

Apenas as bactérias que produzem peptídeos eficazes e não tóxicos sobrevivem, o que permite aos pesquisadores identificar rapidamente os candidatos a fármacos mais promissores. Ao combinar modificação química e teste biológico em uma única etapa, a abordagem simplifica a descoberta de medicamentos e deixa que a biologia faça o trabalho mais difícil.

Como a química ocorre dentro de células vivas, a abordagem também é mais limpa, mais verde e mais barata do que a descoberta convencional de fármacos peptídicos. Ela evita os solventes tóxicos e os processos químicos de múltiplas etapas geralmente necessários para produzir e “grampear” peptídeos no laboratório. Métodos tradicionais exigem que os peptídeos sejam produzidos, purificados, modificados quimicamente e então purificados novamente. Em contraste, os peptídeos grampeados podem ser recuperados diretamente da célula em uma única etapa simplificada. Essa simplicidade também torna a abordagem inerentemente escalável, pois, em princípio, os mesmos processos bacterianos usados na descoberta poderiam ser adaptados para produção e manufatura de peptídeos em maior escala.

Os peptídeos modificados são então triados quanto à atividade usando uma técnica desenvolvida pela equipe chamada ensaio Transcription Block Survival (TBS). Nesse sistema, as bactérias só conseguem sobreviver se o peptídeo que produzem bloquear com sucesso o fator de transcrição causador de câncer. Ao combinar estabilização química de peptídeos com o ensaio TBS, os pesquisadores conseguem produzir e, ao mesmo tempo, triar dezenas de milhões de variantes diferentes de peptídeos grampeados quanto à capacidade de desligar um alvo de fator de transcrição em um único experimento.

Como a sobrevivência depende do bloqueio bem-sucedido do alvo, os peptídeos grampeados mais eficazes rapidamente passam a dominar a população bacteriana. Ao mesmo tempo, quaisquer peptídeos instáveis, ineficazes ou tóxicos são automaticamente eliminados durante o processo.

A equipe usou a tecnologia para identificar inibidores peptídicos do fator de transcrição CREB1, que está hiperativo em uma ampla gama de cânceres, incluindo o câncer colorretal. Eles demonstraram que esses peptídeos conseguem entrar em células de câncer humano cultivadas em laboratório, desligar vias controladas por CREB1 e matar seletivamente células cancerosas.

A equipe demonstrou o potencial da tecnologia ao descobrir inibidores peptídicos de um fator de transcrição chamado CREB1, que está hiperativo em uma ampla gama de cânceres, incluindo o câncer colorretal. Eles mostraram que os peptídeos mais promissores conseguem entrar em células de câncer humano cultivadas em laboratório, desligar vias controladas por CREB1 e matar seletivamente células cancerosas.

O próximo passo será testar se esses inibidores peptídicos são eficazes em modelos de tecido mais complexos e em estudos com animais.