Fonte & Foto: José Emilio Fehr Pereira Lopes

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Pesquisador ligado à Harvard cria plataforma molecular, a partir da inteligência artificial, que explora falha na organela responsável para produzir a energia no corpo, encontrada somente em tumores, e busca atacar o câncer sem atingir células saudáveis

Um cientista brasileiro desenvolveu uma plataforma experimental baseada em inteligência artificial capaz de identificar células cancerígenas e desencadear sua destruição a partir do interior da própria célula. A estratégia explora uma fragilidade metabólica característica dos tumores, localizada nas mitocôndrias — organelas responsáveis pela produção de energia celular.

A tecnologia foi criada pelo pesquisador José Emilio Fehr Pereira Lopes, pós-doutorando no Dana-Farber Cancer Institute, afiliado à Harvard Medical School. O trabalho combina engenharia molecular, bioenergia celular e modelagem computacional para desenvolver moléculas capazes de agir seletivamente contra o câncer.

A proposta científica se baseia em um princípio conhecido da biologia tumoral: células cancerígenas produzem energia de maneira diferente das células saudáveis. Essa alteração metabólica, descrita há quase um século pelo bioquímico alemão Otto Warburg, é considerada uma das marcas fundamentais do câncer e um possível alvo terapêutico.

A equipe desenvolveu uma molécula sintética denominada A14, descrita pelos pesquisadores como uma molécula bio-inteligente. Ela foi projetada para penetrar nas células tumorais e interferir diretamente em suas estruturas energéticas internas, especialmente nas mitocôndrias.

“Durante décadas tentamos bloquear o crescimento do tumor do lado de fora da célula. Nossa estratégia foi diferente: levar a molécula para dentro dela e explorar uma falha existente na mitocôndria disfuncional que o próprio câncer cria para sobreviver”, afirma Pereira Lopes.

Segundo o pesquisador, o composto foi desenhado para reconhecer padrões bioquímicos característicos das células tumorais e desencadear um colapso nos mecanismos que sustentam seu crescimento. Em teoria, essa abordagem permitiria atacar o tumor sem provocar danos generalizados ao organismo — um dos principais desafios das terapias oncológicas atuais.

“Não se trata de atacar indiscriminadamente qualquer célula que se divide rápido, como ocorre na quimioterapia tradicional. A ideia é reconhecer características específicas do câncer e agir apenas sobre elas”, diz.

Entregar a molécula dentro da célula

Criar a molécula foi apenas parte do desafio. O obstáculo maior foi garantir que ela chegasse intacta ao interior das células cancerígenas.

A A14 pertence à classe química dos ésteres. No organismo humano, enzimas chamadas esterases degradam rapidamente esse tipo de composto, o que poderia impedir que a molécula alcançasse seu alvo terapêutico.

Outro desafio está na própria capacidade adaptativa dos tumores. Ao longo do tratamento, células cancerígenas podem alterar receptores e vias metabólicas para escapar da ação de medicamentos.

“Quando se ataca por fora das células, a terapia depende de receptores específicos presentes na superfície do tumor. Sob pressão do tratamento, o câncer pode mudar essas estruturas e deixar de ser reconhecido”, explica o cientista.

Para contornar o problema, os pesquisadores desenvolveram sistemas de transporte capazes de proteger a molécula durante sua circulação no organismo e conduzi-la até o interior das células sem depender da estrutura externa do tumor.

Entre as estratégias estudadas estão moléculas seletivas derivadas de açúcares, capazes de encapsular o composto ativo e transportá-lo até o interior celular.

Segundo Pereira Lopes, o funcionamento do câncer revela um paradoxo biológico. O tumor possui mecanismos sofisticados de sobrevivência, mas seu crescimento descontrolado acaba levando à destruição do próprio organismo que o sustenta.

Nas células saudáveis existe um sistema de segurança natural. Quando uma célula apresenta sinais de dano irreversível, uma pequena proteína liberada pela mitocôndria desencadeia um processo de morte celular programada, chamado apoptose.

No câncer, porém, esse mecanismo é bloqueado.

“No tumor, a mitocôndria alterada mantém essa proteína presa entre suas duas membranas, impedindo o gatilho necessário para a apoptose”, explica.

Essa disfunção mitocondrial também está associada a outros processos que favorecem o crescimento tumoral, como a angiogênese — a formação de novos vasos sanguíneos que fornecem oxigênio e nutrientes ao tumor.

Sinais bioquímicos emitidos por mitocôndrias alteradas também podem contribuir para inflamação crônica, disseminação de células tumorais pelo organismo e enfraquecimento do sistema imunológico.

Para aumentar a eficiência da entrega da molécula, a equipe também passou a utilizar sistemas de transporte definidos a partir de análises conduzidas por inteligência artificial, capazes de identificar os materiais mais adequados para cada tipo específico de tumor.

“É uma estratégia semelhante ao conceito do Cavalo de Troia”, diz o pesquisador.

Células tumorais apresentam elevada demanda energética. Por esse motivo, tendem a absorver com maior intensidade partículas ricas em energia ou nutrientes — característica que pode ser explorada para direcionar terapias de forma seletiva.

“É como usar o próprio metabolismo acelerado do câncer contra ele”, afirma Lopes. “O tumor precisa de mais energia e nutrientes. Nós aproveitamos essa necessidade para direcionar a terapia.”

Plataforma molecular programável

A tecnologia foi refinada ao longo de anos de pesquisa, com diferentes versões de sistemas de transporte e formulações químicas.

Uma das abordagens mais recentes utiliza açúcares modificados capazes de aumentar a estabilidade e a solubilidade da molécula no organismo.

Análises laboratoriais por espectrometria de massa e cromatografia confirmaram a incorporação da molécula nos sistemas de transporte desenvolvidos pela equipe.

O pesquisador descreve a inovação como uma plataforma molecular programável, que poderia ser adaptada para diferentes tipos de câncer.

“Costumo dizer que tentamos ensinar uma molécula a se comportar como um médico dentro do organismo”, afirma. “Ela precisa reconhecer o problema, identificar a célula alterada e tomar uma decisão bioquímica precisa.”

Nesse caso, a decisão seria liberar a proteína presa na mitocôndria e desencadear o processo de apoptose — levando a célula cancerígena à autodestruição.

Ainda em estágio experimental avançado, a tecnologia precisará passar por novas etapas de validação científica, incluindo a conclusão de estudos pré-clínicos e testes clínicos em humanos.

Mesmo assim, pesquisadores que acompanham o desenvolvimento apontam que a estratégia representa uma abordagem promissora dentro da chamada oncologia de precisão — área que busca tratamentos cada vez mais direcionados às características biológicas de cada tumor.

“Se conseguirmos transformar uma vulnerabilidade do centro energético do câncer em um mecanismo terapêutico seguro, podemos abrir caminho para uma nova geração de tratamentos oncológicos”, diz Fehr Pereira Lopes.

Segundo ele, o objetivo final é reduzir não apenas a mortalidade associada à doença, mas também o impacto dos tratamentos sobre a qualidade de vida dos pacientes.

“A luta contra o câncer não é apenas prolongar a vida”, afirma. “É permitir que ela seja vivida com dignidade.”