Com a ajuda de células em vez de comprimidos, muitas doenças poderiam ser detectadas, prevenidas e curadas: o futuro da terapia médica.

Com a ajuda de células em vez de comprimidos, muitas doenças poderiam ser detectadas, prevenidas e curadas: o futuro da terapia médica.

Aproveitando bactérias competentes

Um novo estudo publicado hoje na Science descreve como os cientistas modificaram bactérias geneticamente para detectar com sucesso células cancerígenas. Este avanço poderia ajudar a melhorar o diagnóstico do cancro e potencialmente permitir terapias biológicas direcionadas no futuro.

O projeto começou com uma palestra do biólogo sintético Rob Cooper durante uma reunião semanal de laboratório na Universidade da Califórnia, em San Diego. Cooper trabalhou no estudo de genes e na transferência de genes em bactérias.

Os genes são as unidades básicas da herança genética. Entre outras coisas, determinam as características que herdamos de nossos pais. A transferência de genes envolve a transferência de genes de uma célula para outra. Isso pode ocorrer verticalmente, quando uma célula se divide e replica seu DNA, ou horizontalmente, quando o DNA é trocado entre células não relacionadas.

A transferência horizontal de genes é generalizada no mundo microbiano. Certas bactérias podem absorver genes do DNA livre em seu ambiente imediato. Isso acontece quando as células morrem e seu DNA é liberado. As bactérias podem absorver esse DNA livre em suas próprias células e usá-lo para se adaptarem evolutivamente.

Este processo permite que as bactérias explorem o seu ambiente e adquiram genes que lhes possam dar uma vantagem. A ideia por trás da modificação genética de bactérias para detectar o câncer baseia-se no fato de que o câncer é definido por alterações no material genético das células.

Os pesquisadores escolheram a bactéria Acinetobacter baylyi como biossensor experimental para detectar doenças. O genoma do A. baylyi foi modificado para conter longas sequências de DNA semelhantes ao gene do câncer humano que eles queriam capturar. Estas sequências de ADN “complementares” actuaram como superfícies adesivas onde o ADN específico do genoma do tumor poderia ser integrado no genoma bacteriano.

Um objetivo importante era manter o DNA do genoma do tumor na bactéria para ativar outros genes. Nesse caso, foi um gene de resistência a antibióticos usado como sinal para detectar câncer. Se as bactérias conseguissem crescer em placas de cultura de antibióticos, o seu gene de resistência aos antibióticos estava activo e isto indicava a detecção de cancro.

A equipe conduziu uma série de experimentos introduzindo o novo biossensor bacteriano e células tumorais em sistemas cada vez mais complexos. Primeiro, as bactérias foram tratadas com DNA genômico tumoral purificado e o biossensor detectou com sucesso o DNA genômico tumoral.

As bactérias foram então cultivadas juntamente com células tumorais vivas e o DNA do genoma do tumor também pôde ser reconhecido aqui. Finalmente, as bactérias foram injetadas em camundongos vivos, que tinham ou não tumores. Em um modelo de câncer de cólon em camundongos, os biossensores foram capazes de distinguir com segurança entre camundongos com e sem câncer de cólon.

Após estes resultados promissores, o biossensor bacteriano foi melhorado e agora pode distinguir alterações individuais de pares de bases no DNA genômico do tumor. Esta tecnologia, denominada CATCH (Cellular Assay for Targeted, CRISPR-Discriminated Horizontal Gene Transfer), tem um grande potencial e poderá ser utilizada no futuro para detectar uma variedade de doenças, particularmente infecções e cancro.

Porém, a tecnologia ainda não está pronta para uso na clínica. Os pesquisadores estão trabalhando ativamente em desenvolvimentos adicionais para melhorar a eficiência da detecção de DNA e avaliar criticamente o desempenho do biossensor em comparação com outros testes de diagnóstico. Além disso, a segurança dos pacientes e do meio ambiente deve ser garantida.

No entanto, talvez a perspectiva mais interessante da medicina celular não seja apenas a detecção de doenças. Os biossensores poderiam ser programados para que, quando uma sequência específica de DNA for detectada, eles possam desencadear uma terapia biológica específica diretamente no local onde a doença é detectada em tempo real.

O desenvolvimento desta tecnologia inovadora é o resultado de uma colaboração bem sucedida entre vários cientistas e investigadores. A equipe incluiu o professor Jeff Hasty, o Dr. Rob Cooper, a professora associada Susan Woods e a Dra.

Os resultados deste estudo são promissores, mas são necessários mais testes para validar o desempenho do biossensor e explorar sua potencial aplicação na prática clínica. No entanto, o futuro da medicina celular parece promissor e poderá levar a mudanças revolucionárias no diagnóstico e tratamento de doenças.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons.