Nanopartículas que iluminam biomarcadores de câncer podem ajudar a guiar a cirurgia

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Os cirurgiões de câncer podem em breve ter uma visão mais completa dos tumores durante a cirurgia, graças a novos agentes de imagem que podem iluminar vários biomarcadores ao mesmo tempo, relatam pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. As nanopartículas fluorescentes, envoltas nas membranas dos glóbulos vermelhos, têm como alvo os tumores melhor do que os corantes clinicamente aprovados atuais e podem emitir dois sinais distintos em resposta a apenas um feixe de luz cirúrgica, um recurso que pode ajudar os médicos a distinguir as bordas do tumor e identificar cânceres metastáticos .

Os agentes de imagem podem ser combinados com câmeras bioinspiradas, que os pesquisadores desenvolveram anteriormente para diagnóstico em tempo real durante a cirurgia, disse o líder do grupo de pesquisa Viktor Gruev, professor de engenharia elétrica e de computação em Illinois. Em um novo estudo na revista ACS Nano, os pesquisadores demonstraram suas novas nanopartículas de sinal duplo em fantasmas de tumor – modelos 3D que imitam as características dos tumores e seus arredores – e em camundongos vivos.

"Se você deseja encontrar todo o câncer, a imagem de um biomarcador não é suficiente. Isso pode deixar passar alguns tumores. Se você introduzir um segundo ou terceiro biomarcador, a probabilidade de remover todas as células cancerígenas aumenta e a probabilidade de um melhor resultado para os pacientes aumentam." disse Gruev, que também é professor no Carle Illinois College of Medicine. "Fármacos com múltiplos alvos e agentes de imagem são uma tendência recente, e nosso grupo está impulsionando fortemente essa tendência porque temos a tecnologia de câmera que pode gerar imagens de vários sinais ao mesmo tempo".

Tradicionalmente, um cirurgião remove um tumor e o envia a um patologista para avaliação, um processo que pode levar de horas a dias, disse o pesquisador de pós-doutorado em Illinois Indrajit Srivastava, o primeiro autor do artigo. À medida que a pesquisa avançou para o diagnóstico em tempo real, vários desafios impediram a ampla aplicação: muitos agentes de imagem direcionados ao tumor atingem minimamente seus alvos tumorais, sendo rapidamente eliminados da corrente sanguínea e se acumulando no fígado, disse Srivastava.

"Algumas pessoas antes de nós usaram nanopartículas revestidas com glóbulos vermelhos e descobriram que elas circulam por mais tempo - alguns dias. Vimos a mesma coisa em nossos camundongos: as nanopartículas revestidas por membrana circularam por mais tempo no sangue, com absorção reduzida no fígado. Como eles estavam circulando por mais tempo, mais agentes de imagem se acumularam nos tumores, dando-nos um sinal fluorescente mais forte", disse Srivastava.

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"Isso é atraente para aplicação cirúrgica, pois pode ajudar a determinar onde exatamente fazer o corte. Ter vários sinais fornece uma imagem mais geral do tumor. E pode dizer ao cirurgião: 'Isso pode ser metastático, você pode querer ser mais agressivo em sua remoção'”, disse Srivastava.

A necessidade de apenas um comprimento de onda de luz laser para obter vários sinais é outro benefício para aplicações cirúrgicas, pois torna a instrumentação muito mais compacta do que aquelas que exigem vários lasers para cada comprimento de onda necessário, disse Gruev.

Os pesquisadores planejam desenvolver mais agentes de imagem tumoral que visam múltiplos marcadores e avançar com mais estudos pré-clínicos e clínicos usando seus corantes de sinal duplo com óculos cirúrgicos que desenvolveram.

"Nesta batalha para garantir a remoção de todas as células cancerígenas durante a cirurgia, precisamos de investimentos tanto na tecnologia da câmera de imagem quanto nos agentes direcionados ao tumor", disse Gruev. “Este trabalho está nos ajudando a perceber e orientar melhor a abordagem holística que estamos adotando à medida que nos aproximamos cada vez mais dos ensaios clínicos”.

Referência: Srivastava I, Lew B, Wang Y, et al. Nanopartículas revestidas com membrana celular para delineamento de tumores e estimativa qualitativa de biomarcadores de câncer em excitação de comprimento de onda único em modelos murinos e fantasmas. ACS Nano. 2023;17(9):8465-8482. doi: 10.1021/acsnano.3c00578