Poderia algo tão comum como o café desempenhar um papel no tratamento do câncer? Cientistas do Instituto de Biociências e Tecnologia da Texas A&M Health acreditam que sim. Sua pesquisa combina cafeína com CRISPR, uma poderosa ferramenta de edição genética conhecida como repetições palindrômicas curtas agrupadas regularmente interespaçadas, para explorar novas maneiras de tratar doenças crônicas como câncer e diabetes. A abordagem depende de uma estratégia chamada quimiogenética, que permite aos pesquisadores controlar células usando sinais químicos específicos.
Yubin Zhou, professor e diretor do Centro de Pesquisa Translacional do Câncer do Instituto de Biociências e Tecnologia, concentra-se no estudo de doenças nos níveis celular, genético e epigenético. Ao longo de mais de 180 publicações científicas, ele utilizou tecnologias avançadas, incluindo CRISPR e sistemas quimiogenéticos, para melhor compreender e potencialmente tratar doenças complexas.
A quimiogenética envolve direcionar o comportamento celular com pequenas moléculas externas, muitas vezes medicamentos ou compostos dietéticos, que ativam interruptores especialmente projetados dentro das células-alvo. Ao contrário dos medicamentos convencionais que podem afetar muitos tecidos do corpo, este método foi concebido para funcionar apenas em células que foram programadas para responder.
Como a cafeína ativa a edição genética
O trabalho mais recente de Zhou baseia-se em descobertas anteriores sobre interruptores genéticos dentro das células. Sua equipe desenvolveu um novo sistema quimiogenético que combina CRISPR com cafeína para controlar quando ocorre a edição genética.
O processo começa com a preparação antecipada das células. Usando técnicas estabelecidas de transferência de genes, os pesquisadores inserem genes que produzem três componentes principais: um nanocorpo, sua proteína alvo correspondente e o maquinário CRISPR. Uma vez dentro da célula, esses componentes são produzidos naturalmente. Após esta configuração, o sistema pode ser controlado externamente. Quando uma pessoa consome cerca de 20 mg de cafeína, como café, chocolate ou refrigerante, isso faz com que o nanocorpo e sua proteína parceira se unam. Essa interação ativa o CRISPR, que então realiza modificações genéticas específicas dentro da célula.
Esta estratégia também torna possível ativar células T de uma forma que outras abordagens de edição genética não conseguem. As células T atuam como a memória do sistema imunológico, preservando as instruções de infecções passadas para que o corpo possa responder rapidamente no futuro. Ser capaz de ativar essas células intencionalmente poderia dar aos cientistas uma nova ferramenta para direcionar as respostas imunológicas contra doenças específicas.
Um interruptor genético reversível ligado e desligado
Os pesquisadores também descobriram que certos medicamentos podem reverter o processo. Essas drogas fazem com que as proteínas emparelhadas se separem, o que interrompe a edição genética adicional. Este controle adicional é importante para o desenvolvimento de terapias quimiogenéticas seguras e ajustáveis. Em um ambiente médico, os médicos podem interromper temporariamente a atividade genética se um paciente sentir estresse ou efeitos colaterais do tratamento e reiniciá-lo mais tarde, quando as condições melhorarem. Isto torna possível ajustar o controle genético ao longo do tempo, em vez de deixá-lo continuamente ativo.
“Você também pode projetar essas moléculas semelhantes a anticorpos para funcionarem com sistemas induzíveis pela rapamicina, portanto, ao adicionar uma droga diferente como a rapamicina, você pode obter o efeito oposto”, disse Zhou. “Por exemplo, se inicialmente as proteínas A e B estiverem separadas, a adição de cafeína as une; inversamente, se as proteínas A e B começarem juntas, a adição de uma droga como a rapamicina pode fazer com que elas se dissociem.”
A rapamicina é um medicamento imunossupressor amplamente disponível, tradicionalmente usado como regime anti-rejeição para pacientes transplantados de órgãos. Funciona impedindo que os glóbulos brancos ataquem materiais estranhos no corpo. Por já ser acessível e comumente utilizada, a rapamicina é uma forte candidata para aplicações neste novo sistema.
Caffebodies e futuras terapias para diabetes e câncer
Quando um nanocorpo especialmente projetado responde à cafeína, os pesquisadores referem-se a ele como um “corpo-cafe”. Zhou acredita que esses corpos cafeeiros poderiam eventualmente ajudar a tratar múltiplas doenças. A longo prazo, os cientistas poderão ser capazes de conceber células que permitam às pessoas com diabetes aumentar a produção de insulina simplesmente bebendo uma chávena de café.
A plataforma não se limita à insulina. Também pode ser adaptado para controlar outras moléculas importantes, incluindo aquelas que regulam as células T. No tratamento do cancro, por exemplo, os corpos de café poderiam ser incorporados nas células T para que os médicos possam decidir quando, onde e com que intensidade o sistema imunitário ataca os tumores.
Em estudos de laboratório com animais, a equipe descobriu que a cafeína e seus metabólitos, como a teobromina, abundantemente disponível no chocolate ou no cacau, podem desencadear essa resposta e permitir a edição baseada em CRISPR. Segundo Zhou, esta abordagem é acessível, mais fácil de gerir e pode causar menos efeitos secundários do que algumas terapias existentes.
Controle preciso para terapia genética e celular
Embora os cientistas já tenham explorado formas de ativar a edição genética com moléculas pequenas, este sistema oferece um controle mais rígido. Após a introdução da cafeína, os pesquisadores têm uma janela limitada de algumas horas, ou o tempo de metabolização da cafeína, para orientar a edição genética ou processos fisiológicos relacionados. A rapamicina pode então ser administrada como um sinal de parada, levando as proteínas a se separarem e encerrando a atividade. Poucas tecnologias atuais fornecem este nível de regulação coordenada de início e parada, tornando o método especialmente promissor tanto para pesquisa quanto para uso terapêutico.
“É bastante modular”, disse Zhou. “Você pode integrá-lo ao CRISPR e às células T do receptor de antígeno quimérico (CAR-T), e também se quiser induzir alguma expressão genética terapêutica, como insulina ou outras coisas, e isso é totalmente ajustável de uma maneira controlada com muita precisão.”
Zhou e seus colegas planejam continuar os testes pré-clínicos e investigar usos médicos adicionais para os corpos de cafeína e o CRISPR. O seu objetivo é aproximar-se de um futuro em que compostos familiares ajudem a orientar a medicina de precisão avançada.
“O que nos entusiasma é a ideia de reaproveitar medicamentos bem conhecidos e até mesmo ingredientes alimentares comumente encontrados, como a cafeína, para fazer truques inteiramente novos”, disse Zhou. “Em vez de atuarem como terapias, moléculas como a cafeína ou a rapamicina podem servir como sinais de controle precisos para terapias celulares e genéticas sofisticadas. Como esses compostos já são bem compreendidos, esta abordagem abre um caminho prático para a tradução. Nossa esperança é que um dia, os médicos possam usar informações simples e familiares para ajustar terapias poderosas de maneira segura e reversível.”
