Nanobolhas ativadas por ultrassom rompem barreiras tumorais e melhoram a entrega de medicamentos

Pesquisadores da Case Western Reserve University descobriram uma forma de romper uma das defesas mais resistentes do câncer: a fortaleza impenetrável que tumores sólidos constroem ao seu redor. Ao injetar nanobolhas preenchidas com gás inerte nos tumores e “agitá-las” com ultrassom, a equipe conseguiu degradar as barreiras tumorais o suficiente para que moléculas que carregam tratamentos conseguissem entrar, segundo resultados de um novo estudo publicado na ACS Nano.

"A barreira física está limitando a entrega de medicamentos contra o câncer, especialmente para novas imunoterapias", disse o vice-diretor e professor de engenharia biomédica, de um departamento conjunto da Case School of Engineering e da Case Western Reserve School of Medicine. "Desenvolvemos uma estratégia que utiliza nanobolhas ativadas por ultrassom, que remodela suavemente o microambiente tumoral e efetivamente colapsa as paredes do tumor, abrindo a porta para medicamentos e células imunes."

A terapia pode, potencialmente, ser acelerada para testes clínicos porque as nanobolhas já estão sendo comercializadas para detectar câncer de próstata, e o ultrassom é aprovado pela U.S. Food and Drug Administration (FDA) e está disponível comercialmente.

À medida que os tumores crescem, eles criam ao seu redor um tecido incomumente rígido e denso — feito principalmente de colágeno, a proteína que forma o tecido cicatricial. Essa barreira impede que terapias imunes modernas, particularmente RNA transportado em nanopartículas lipídicas, alcancem as células imunes dentro do tumor.

Em um modelo de câncer de mama, os pesquisadores injetaram nanobolhas preenchidas com um gás inerte, perfluoropropano, em um tumor. Em seguida, usando ultrassom, direcionaram ondas sonoras ao tumor para “agitar” suavemente as bolhas, degradando a estrutura rígida do tumor sem destruir células.

A colaboração entre o laboratório de nanotecnologia e imunoterapia e o laboratório de ultrassom e nanomedicina do Henry Willson Payne Professor of Radiology na faculdade de medicina e diretor do CWRU Center for Imaging Research constatou que os tumores ficaram mais macios, mais homogêneos e mais permeáveis a células imunes e nanopartículas.

"Nós derrubamos as defesas do câncer e damos uma chance justa para que nossas terapias realmente vençam", disse o professor de engenharia biomédica. "Não inventamos um novo medicamento, mas isso tem o potencial de fazer com que qualquer terapia existente ou emergente funcione muito melhor."

Ainda mais notável: o tratamento ativou células imunes que já estavam dentro dos tumores sem terapias adicionais. "Elas começam a secretar sinais de perigo e a recrutar mais células imunes para o local do tumor", disseram os pesquisadores. "Além disso, os linfócitos T citotóxicos que miram aquele câncer também irão procurar outros tumores — até mesmo aqueles que não foram tratados."

O tratamento com nanobolhas deixou os tumores mais macios por pelo menos cinco dias, enquanto tumores não tratados ficaram mais rígidos e mais difíceis de tratar. Quando os pesquisadores mais tarde injetaram nanopartículas lipídicas contendo RNA que aumentava a atividade de linfócitos T do tumor, o tratamento se dispersou por todo o tumor em vez de permanecer no local da injeção.

"Qualquer tumor do qual se possa fazer uma biópsia pode, potencialmente, receber nanobolhas", afirmaram os pesquisadores. "Isso é especialmente importante para tumores sólidos que são difíceis de tratar, onde o ultrassom já é usado, como cânceres de fígado, próstata e ovário."

As nanobolhas, desenvolvidas no laboratório, estão sendo comercializadas para a detecção de câncer de próstata pela Visano Theranostics, uma empresa cofundada pelo professor. Um pedido de Investigational New Drug será submetido à FDA nos próximos 18 meses, e o uso terapêutico poderia se apoiar nesse pedido, potencialmente viabilizando ensaios clínicos dentro de dois anos.

A pesquisa foi financiada por subsídios do Case Comprehensive Cancer Center e do National Institutes of Health.