Cientistas da Universidade de Harvard criam droga que bloqueia substância diretamente envolvida na reprodução das células dos tumores.

Dos laboratórios da prestigiada Universidade de Harvard surgiu a mais nova esperança contra o câncer: uma droga que bloqueia a proteína Notch(1), envolvida na reprodução das células do tumor. Até a descoberta da SAHM1, a interrupção da atividade do fator de transcrição Notch1 era desconhecida pela ciência. Os especialistas administraram o medicamento em ratos e conseguiram desacelerar o avanço da leucemia. Em entrevista ao Correio, por e-mail, o biólogo químico Gregory Verdine — autor da pesquisa publicada pela revista científica Nature, no último dia 12 — explica que a Notch é ativada em mais de 50% dos casos de leucemia linfoblástica aguda dos linfócitos (T-ALL, pela sigla em inglês). “Ela regula o crescimento das células leucêmicas”, afirma. “Mais importante ainda, quando essas células são privadas da proteína, elas cometem suicídio.”

Os tumores costumam “sequestrar” sinalizadores de células-tronco para obter vantagens de crescimento. “A Notch é um exemplo clássico. Nos linfócitos da leucemia linfoblástica aguda, mais da metade dos pacientes têm mutações da Notch1”, diz à reportagem James Bradner, também biólogo químico de Harvard e médico oncologista do Dana-Farber Cancer Institute. Segundo ele, a ativação da Notch está implicada em doenças como cânceres de ovário, de mama e de pulmão, blastoma medular, arteriosclerose e hipertensão arterial pulmonar.

A Notch, que acelera o crescimento celular, é formada, na verdade, por um complexo composto pelas proteínas ICN, CSL e MAML, que se une ao DNA e altera a síntese do RNA. “Usando uma analogia, a ICN e a CSL são o barco, e a MAML é o molinete da vara de pesca, necessário para capturar a maquinaria da liberação das proteínas. O que fizemos foi criar uma molécula que previne a MAML de entrar no barco — isto é, a SAHM1 bloqueia a habilidade da MAML de se colar ao complexo CSL/ICN”, compara Verdine.

Outra comparação seria associar o funcionamento do corpo humano a um show de marionetes — nos quais as proteínas ou fatores de transcrição puxam os fios dos bonecos. Após se unir ao DNA, a Notch liga ou desliga genes, controlando como as células crescem e se desenvolvem. Para impedir a Notch de interagir com outras proteínas, Verdine e seus colegas criaram peptídeos (compostos feitos de dois ou mais aminoácidos) sintéticos e permeáveis às células. “Mostramos que a Notch pode ser alvo da ligação de peptídeos, técnica desenvolvida em nosso laboratório que produz inibidores da interação proteína-proteína”, explica Verdine.

“Trava”

A síntese de um peptídeo geralmente faz com que ele perca sua forma tridimensional, graças a um fenômeno chamado entropia. A limitação foi evitada por meio de um “gancho químico”, que “travou” o desenho do peptídeo, conectando as duas pontas adjacentes da hélice. “Sem essa modificação, os peptídeos jamais penetrarão as células, e esse é o caso da SAHM1. A introdução do ‘grampo’ levou a droga a atravessar a membrana celular”, relata Verdine. Um processo fundamental, já que o alvo do tratamento — o chamado complexo de transativação Notch — permanece dentro da célula. “A transformação do formato dos peptídeos em 3D aumenta a afinidade pelo alvo, mantendo o formato necessário para a ligação. Peptídeos não modificados são rapidamente inativados e expulsos do corpo, por meio dos rins”, acrescenta. Bradner vai além e lembra que a manutenção do peptídeo em seu projeto original aumenta a potência de conexão com o alvo e reduz o risco de colapso da droga.

A maioria das drogas da atualidade toma a forma de pequenas moléculas ou proteínas maiores — ambos os tipos mostram-se impraticáveis para incapacitar fatores de transcrição como a Notch. Entender a disposição helicoidal da Notch foi fundamental para decifrar como desativá-la. Os experimentos em cultura celular e em camundongos provaram a habilidade dos peptídeos de limitar o crescimento das células cancerígenas abastecidas apenas pela Notch. “Nós estamos extremamente excitados com os resultados contra a leucemia, e igualmente entusiasmados em considerar que esse método pode provar-se útil para pacientes com outros tipos de câncer e doenças não malignas”, conclui Bradner.

Atividade perigosa

O gene que codifica a proteína Notch em portadores de leucemia linfoblástica aguda geralmente se apresenta danificado ou modificado. Os genes anormais da Notch encontrados nos doentes permanecem em estado de atividade constante, como se estivessem ligados o tempo todo. Isso ajuda a direcionar o crescimento incontrolável das células que abastecem o tumor.

Entrevistas Gregory Verdine e James Bradner

Esperança para nova classe de drogas

Como os senhores foram bem-sucedidos em desarmar a proteína Notch? Qual é a importância dessa substância no desenvolvimento da leucemia e de outros tipos de câncer?

GREGORY VERDINE: A proteína Notch é ativada em mais de 50% dos casos de uma forma comum de leucemia, a leucemia linfoblástica aguda dos linfócitos (T-ALL). Nosso estudo, publicado na Nature, mostrou que a Notch regula o crescimento dessas células da leucemia; mais importante ainda é o fato de que, quando as células da T-ALL são privadas de Notch, cometem suicídio. A ativação inapropriada da Notch parece desempenhar um papel importante em uma vasta gama de outros cânceres. A forma da proteína Notch que acelera o crescimento celular é, na verdade, um complexo de três proteínas — ICN, CSL e MAML — que se unem ao DNA e lá reviram a síntese de RNA. Usando uma analogia: a ICN e a CSL são o barco, e a MAML é o molinete, necessário para capturar a maquinaria de liberação de proteínas. O que fizemos foi criar uma molécula que previne a MAML de entrar no bote — isto é, ela bloqueia a habilidade da MAML de se colar ao complexo CSL/ICN. Isso foi feito utilizando-se uma tecnologia criada em meu laboratório, chamada de “ligação de peptídeos”. Essa técnica produz inibidores da interação proteína-proteína na célula. O estudo Notch é uma extensão importante da tecnologia de ligação de peptídeos para uma classe de proteínas mediadoras de doenças chamadas de fatores de transcrição. Temos mostrado que pelo menos uma das proteínas pode ser alvo da ligação de peptídeos. Esperamos que outros fatores de transição sejam alvejados pelas ligações de peptídeos, o que daria lugar a uma nova e poderosa classe de drogas.

JAMES BRADNER: Os tumores frequentemente sequestram sinalizadores de células-tronco para vantagem de crescimento. A Notch é um exemplo clássico. Nos linfócitos da leucemia linfoblástica aguda, mais de 50% dos pacientes têm mutações de Notch1. Essas mutações, descobertas por Jon Aster — do Brigham&Women’s Hospital —, levaram à construção da Notch ativada. A ativação da Notch está implicada em muitas doenças, incluindo câncer de ovário, de mama, de pulmão, blastoma medular, doença cardíaca arteoesclerótica e hipertensão arterial pulmonar.

Ao desarmar a Notch, pode-se evitar o aparecimento do câncer em pessoas saudáveis ou evitar a disseminação de tumores em pacientes?

GREGORY VERDINE: O Notch claramente abastece as células T-ALL. E mais: elas cometem suicídio quando são privadas de Notch. Por assim dizer, as células T-ALL são viciadas em Notch. Apenas o tempo dirá se outros tumores que têm a ativação Notch são viciados nesse fator de transcrição. Eu duvido que moléculas como a SAHM1 possam ser usadas de forma preventiva no futuro. É mais possível que atuem no tratamento do câncer. Estamos nos focando na missão de tratar pacientes usando moléculas capazes de revolucionar a terapia.

JAMES BRADNER: Nós estamos otimistas de que a terapia baseada em SAHM1 terá efeitos benéficos no tratamento do câncer. Ainda não está claro se tais drogas poderiam prevenir o câncer, que exigem não apenas um mecanismo racional, mas também uma tolerância extraordinária.

O que significa a técnica de “gancho químico” usada por vocês para mudar o formato dos peptídeos para 3D?

GREGORY VERDINE: O gancho químico, ou ligação de hidrocarbono, desempenha vários papéis essenciais. Em primeiro lugar, leva as células a importarem o peptídeo. Os peptídeos sem essa modificação jamais penetrarão as células, e esse é o caso do SAHM1. A introdução do “grampo” leva o peptídeo a cruzar a membrana celular. Isso é essencial, pois o alvo do tratamento — o complexo de transativação Notch — permanece dentro da célula. A transformação do formato dos peptídeos em 3D aumenta a afinidade pelo alvo, ao mantê-lo no formato necessário para a ligação. Além disso, peptídeos não modificados são inativados rapidamente pelas proteases e expulsos do corpo pelos rins.

JAMES BRADNER: Se você sintetizar um curto peptídeo de uma proteína, a tendência é de ele perder sua forma tridimensional, graças a um fenômeno chamado entropia. Um método muito eficiente para a manutenção da forma hélica é travar o peptídeo nessa conformação, usando um gancho químico que conecta duas pontas adjacentes da hélice. A manutenção do peptídeo é crítica para aumentar a potência de conexão com o alvo e diminuir o colapso da droga.

Qual é a importância desse método na luta contra o câncer?

GREGORY VERDINE: Será preciso testar e otimizar os peptídeos alvos do Notch, mas as moléculas como a SAHM1 provavelmente são úteis ao tratamento de tumores. Muitos cânceres são direcionados por outros fatores de transição que não sejam o Notch. Esperamos demonstrar que eles podem dar origem a drogas, iniciando esforços mundiais para a utilização dessa tecnologia no tratamento de outros tumores.

JAMES BRADNER: Nós estamos extremamente excitados pelos resultados contra a leucemia, que selecionamos como um sistema de modelo. Nós estamos igualmente entusiasmados em considerar que esse método poderia provar-se útil para pacientes com câncer de ovário, câncer de pulmão, câncer de mama e doenças não malignas.

Fonte: Correio Braziliense – 18/11/2009