Método inovador para rastrear as nanopartículas mais úteis para a medicina

Estes são macrófagos com, em verde, nanopartículas. Crédito: © Laboratoire Bourquin - UNIFR / UNIGE

O uso de nanopartículas - pequenos elementos de tamanho vírus desenvolvidos em condições de laboratório - está cada vez mais difundido no mundo da biomedicina. Esta tecnologia em rápida evolução oferece esperança para muitas aplicações médicas, seja para diagnóstico ou terapias. Na oncologia, por exemplo, o crescente corpo de pesquisas sugere que, graças às nanopartículas, o tratamento logo se tornará mais preciso, mais eficaz e menos doloroso para os pacientes. No entanto, a forma como as nanopartículas interagem com o sistema imunológico permaneceu pouco clara e imprevisível até recentemente, restringindo seu potencial uso médico. Hoje, pesquisadores das universidades de Genebra (UNIGE) e Fribourg (UNIFR), Suíça, estão perto de resolver o problema: eles criaram um método de triagem rápida para selecionar as nanopartículas mais promissoras, acelerando assim o desenvolvimento de tratamentos futuros. Em menos de uma semana, eles são capazes de determinar se nanopartículas são compatíveis ou não com o corpo humano - uma análise que anteriormente exigia vários meses de trabalho. Esta descoberta, que é descrita na revista Nanoscale, pode muito bem levar ao desenvolvimento rápido, seguro e menos oneroso da nanotecnologia aplicada à medicina.

As nanopartículas medem entre 1 e 100 nanômetros, aproximadamente do tamanho de um vírus. Sua minuciosidade significa que eles têm o potencial para ser usado em uma ampla gama de aplicações médicas: servir como marcadores para o diagnóstico, por exemplo, ou entregar moléculas terapêuticas para o local exato no corpo onde o medicamento é destinado a agir. No entanto, antes de serem aplicadas ao campo médico, nanopartículas devem provar (i) que são seguros para o corpo humano e (ii) que eles são capazes de ignorar o sistema imunológico para que eles possam ter um efeito. "Os pesquisadores podem passar anos desenvolvendo uma nanopartícula, sem saber o impacto que isso terá sobre um organismo vivo", explica Carole Bourquin, professora nas faculdades de medicina e ciências da UNIGE e líder do projeto. "Portanto, havia uma necessidade real de projetar um método de rastreio eficaz que pudesse ser implementado no início do processo de desenvolvimento. Na verdade, se as nanopartículas não são compatíveis, vários anos de pesquisa foram simplesmente jogados fora".

Os macrófagos orquestram a resposta imune

Quando um elemento estranho - qualquer elemento estranho - entra no corpo, o sistema imunológico é ativado. Macrófagos são sempre encontrados na linha de frente, células grandes que "ingerem" invasores e desencadear a resposta imune. Nanopartículas não são exceção a esta regra. A maneira como os macrófagos reagem à nanopartícula sob investigação prevê a biocompatibilidade do produto. "Quando você começa a desenvolver uma nova partícula, é muito difícil garantir que a receita seja exatamente a mesma de cada vez", destaca Inès Mottas, o primeiro autor. "Se testarmos diferentes lotes, os resultados podem ser diferentes. Daí a nossa ideia de encontrar uma maneira de testar os três parâmetros simultaneamente - e na mesma amostra - para estabelecer a biocompatibilidade do produto: sua toxicidade, sua capacidade de ativar o sistema imunológico , e a capacidade dos macrófagos para ingeri-los. "

A nanopartícula médica ideal não deve, portanto, ser tóxica (não deve matar as células); Não deve ser inteiramente ingerida pelos macrófagos (de modo que ela retém seu poder de agir); E deve limitar a ativação do sistema imunitário (para evitar efeitos secundários adversos).

Avaliar os três elementos-chave simultaneamente

Até agora, a avaliação da biocompatibilidade dos nanomateriais foi uma tarefa laboriosa que levou vários meses e colocou problemas de reprodutibilidade, uma vez que nem todos os testes foram realizados no mesmo lote de partículas. O professor Bourquin e sua equipe usaram citometria de fluxo para chegar a um diagnóstico sobre os três elementos essenciais de forma segura e padronizada, e em tempo recorde. "Os macrófagos são colocados em contato com as nanopartículas por 24 horas e passam então à frente dos feixes de laser. A fluorescência emitida pelos macrófagos torna possível contá-los e caracterizar seus níveis de ativação. Dado que as próprias partículas são fluorescentes, Também podemos medir a quantidade ingerida pelos macrófagos, o que significa que podemos testar os três elementos simultaneamente e só precisamos de uma pequena quantidade de partículas”, continua Mottas. "Podemos obter um diagnóstico abrangente da nanopartícula submetida a nós em dois ou três dias."

O método desenvolvido em Genebra e Freiburg faz parte do trabalho realizado no âmbito dos Centros Nacionais de Competência em Investigação (NCCR), "Bio-Inspirado Materiais", e já é um grande sucesso com os cientistas que se esforçam para desenvolver novas partículas. Focaliza seu trabalho, permitindo-lhes selecionar as partículas mais promissoras rapidamente. Além de ter um impacto financeiro sobre o custo da investigação, esta nova abordagem também limita a utilização de ensaios em animais. Além disso, está abrindo a porta para o tratamento cada vez mais personalizado de certas patologias. Por exemplo, testando as nanopartículas em células tumorais isoladas de um doente em particular, deve teoricamente ser possível identificar o tratamento mais eficaz. Só o tempo dirá se esta hipótese é apoiada na prática.

Referência Bibliográfica:

1. Inès Mottas, Ana Milosevic, Alke Petri-Fink, Barbara Rothen-Rutishauser, Carole Bourquin. A rapid screening method to evaluate the impact of nanoparticles on macrophages. Nanoscale, 2017; DOI: 10.1039/C6NR08194K