Ultrassom que amolece tumores abre caminho para tratar o câncer sem danificar tecido saudável
O câncer é uma das principais causas de morte nos Estados Unidos, ficando atrás apenas de doenças cardíacas. Mas um novo método de tratamento do câncer desenvolvido por pesquisadores da CU Boulder utiliza ondas sonoras para amolecer tumores, abrindo a possibilidade de ser uma ferramenta poderosa contra a doença. A quimioterapia pode ajudar no tratamento de muitos tipos de câncer. Os fármacos quimioterápicos visam interromper ou destruir células cancerígenas, que tendem a crescer e se dividir rapidamente. Mas os remédios nem sempre são eficazes, em parte porque o tecido tumoral pode ser tão denso que as drogas não penetram nas camadas internas das células. Além disso, os fármacos quimioterápicos podem danificar células saudáveis e causar efeitos colaterais desagradáveis. Em um novo estudo publicado na revista ACS Applied Nano Materials, uma equipe de pesquisadores liderada pelo ex-aluno de engenharia da CU Boulder, Shane Curry, usou duas ferramentas para amolecer os tumores: ondas ultrassônicas de alta frequência associadas a um tipo de partícula sensível ao som, para reduzir o conteúdo proteico dos tumores. Andrew Goodwin, autor sênior do estudo e professor associado no Departamento de Engenharia Química e Biológica da CU Boulder, disse que amolecer tumores dessa forma poderia tornar a quimioterapia mais eficaz. “Tumores são meio como uma cidade. Existem rodovias passando por ele, mas não está bem estruturado, então é difícil atravessar”, disse ele. “Existem maneiras de melhorar essas linhas de transporte para que os remédios possam fazer o seu trabalho?” A ultrassonografia também pode tratar o câncer destruindo tecido tumoral, mas, como a quimioterapia, as ondas podem danificar o tecido saudável. As partículas desenvolvidas pela equipe podem tornar mais fácil tratar tumores com ondas menos intensas, tornando o procedimento mais seguro para os pacientes. "Uma grande limitação em muitos tratamentos de tumor é entregar doses terapêuticas suficientes sem danificar o tecido saudável", disse Curry. "Minha esperança é que estas partículas possam ampliar as aplicações e aumentar a potência de uma variedade de tratamentos."
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Como funciona o ultrassom e as partículas sensíveis ao som
O som cria ondas físicas que se movem através do ar, de líquidos e de sólidos. Goodwin disse que os sons que ouvimos são basicamente pacotes de pressão flutuante que se deslocam pelo espaço ao redor de nós. “Quando um pacote de alta pressão e baixa pressão empurra o tímpano, a pressão o faz vibrar, e essas vibrações são interpretadas pelo nosso cérebro.” A ultrassonografia, como a usada em exames de gravidez, utiliza esse princípio para visualizar o que há dentro do corpo. Ela envia ondas sonoras para o interior do corpo e, à medida que essas ondas ricocheteiam em órgãos e tecidos, os ecos são convertidos em imagens e vídeos em tempo real. Médicos também às vezes utilizam ultrassom para tratar o câncer. As ondas ultrassônicas podem destruir células e tecido tumoral, mas são fortes o suficiente para também danificar o tecido saudável e aumentar o risco de disseminação do câncer, ou metástase. Para resolver esse problema, Goodwin e sua equipe desenvolveram um tipo de partícula microscópica que vibra e pulsa em resposta às ondas sonoras. Ondas de ultrassom de alta frequência fazem as partículas vibrar tão rapidamente que vaporizam a água ao redor delas, criando pequenas bolhas — um processo conhecido como cavitação. Essas partículas, com aproximadamente 100 nanômetros de diâmetro, são feitas de sílica e revestidas por uma camada de moléculas gordurosas.
Resultados em cultivos 2D e 3D: tumores destruídos no 2D e tecidos amolecidos no 3D
No estudo, as partículas foram adicionadas a culturas de tumor em 2D (uma camada de células cultivadas em uma placa de plástico) e em culturas 3D (mais próximas da organização de um tumor real). Quando se aplicou o ultrassom, as partículas mudaram a estrutura de ambos os tipos de cultura, mas de maneiras ligeiramente diferentes. Nos cultivos 2D, que consistiam em uma camada de células cultivadas em uma placa de plástico, as partículas destruíram o tecido tumoral. Já nos cultivos 3D, que eram mais realistas, as partículas reduziram as quantidades de certas proteínas ao redor das células tumorais, o que tornou o tecido mais macio. O fato de as células no cultivo 3D não terem se rompido é um bom sinal, disse Goodwin. Isso significa que o tratamento amoleceu, mas não destruiu, o tecido tumoral, tornando-o menos propenso a danificar o tecido saudável.
Possíveis aplicações futuras
Goodwin acredita que esse tipo de tratamento poderia funcionar bem para cânceres de próstata, bexiga, ovário, mama e outros que apresentem tumores localizados em uma parte específica do corpo. Outros cânceres, como aqueles que afetam o sangue e os ossos, podem ser mais disseminados e mais difíceis de tratar dessa forma. Atualmente, Goodwin e sua equipe estão usando partículas sensíveis ao som semelhantes para tratar tumores em camundongos, mas, no final, os pesquisadores esperam administrar as partículas dentro do corpo humano. Goodwin acha que seria possível ligar as partículas a anticorpos — proteínas do sistema imune que se ligam a bactérias, vírus e outros invasores — e depois adicionar esses anticorpos à corrente sanguínea, onde poderiam viajar até um tumor. Assim que as partículas chegarem, seria possível aplicar ultrassom e testar o tratamento. Embora esse passo ainda possa demorar, ele está animado com as possibilidades que esse tratamento pode desbloquear. “A tecnologia de ultrassom focalizado percorreu um caminho realmente longo na última década”, disse ele. “Espero que as partículas que construímos no laboratório possam começar a convergir com as tecnologias acústicas, de imagem e de terapia que fazem parte do regime clínico.”
Próximos passos e otimismo
Enquanto a tecnologia de ultrassom continua a evoluir, os cientistas permanecem atentos às etapas futuras: avaliar a segurança e a eficácia das partículas em modelos animais e, no momento oportuno, em ensaios clínicos. A expectativa é que as partículas possam ampliar as opções terapêuticas e aumentar a potência de diversos tratamentos contra o câncer.
