As nanodrogas podem acelerar a procura de novos medicamentos
Investigadores do KIT desenvolvem uma plataforma miniaturizada que combina síntese, teste e análise de medicamentos num único chip - poupando anos de trabalho e milhões em custos
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Até agora, a fase inicial da descoberta de medicamentos para o desenvolvimento de novas terapêuticas tem sido dispendiosa e demorada. Os investigadores do KIT (Karlsruhe Institute of Technology) desenvolveram agora uma plataforma na qual podem ser dispostas nanodroplets extremamente miniaturizadas com um volume de apenas 200 nanolitros por gota - comparável a um grão de areia - e contendo apenas 300 células por teste. Esta plataforma permite aos investigadores sintetizar, caraterizar e testar milhares de agentes terapêuticos no mesmo chip, poupando tempo e recursos.
Atualmente, a descoberta de novos agentes terapêuticos baseia-se em rastreios de elevado rendimento que incluem etapas separadas e intensivas em recursos para a síntese, o teste biológico e a caraterização de novas substâncias activas. Este método é geralmente praticável apenas em grandes empresas farmacêuticas, leva vários anos de desenvolvimento, incorre em custos de centenas de milhões de euros e requer uma grande quantidade de matérias-primas.
"Em particular, as instituições académicas e as pequenas instituições de investigação industrial não são capazes de mobilizar estes recursos", diz o Professor Pavel Levkin do Instituto de Sistemas Biológicos e Químicos (IBCS) do KIT. "A nossa tecnologia elimina esta barreira e pode abrir a porta para que muitos mais intervenientes contribuam para a descoberta de medicamentos."
Gotas 1000 vezes mais pequenas em ambientes experimentais
Para acelerar a descoberta de fármacos para a terapia do cancro, os investigadores do Departamento de Materiais Biofuncionais, liderados por Levkin, desenvolveram agora uma plataforma integrada de matriz de nanodrogas. "Combina os processos anteriormente separados para o desenvolvimento de novos fármacos anticancerígenos num único chip - utilizando um fluxo de trabalho único e miniaturizado", afirma Levkin.
Os cientistas conseguiram reduzir as experiências por um fator de 1000, ou seja, do microlitro para o nanolitro. Graças à nossa abordagem "direct-to-biology", em que os testes biológicos diretos das moléculas sintetizadas são realizados sem preparação prévia, conseguimos reduzir drasticamente o tempo e os recursos investidos na síntese e no rastreio, utilizando apenas 200 nanolitros por gota e 300 células para cada teste - comparável em volume a um grão de areia", afirma Levkin.
Os investigadores sintetizaram e testaram vários potenciais inibidores da MEK (inibidores da proteína quinase activada por mitogénio) - agentes que bloqueiam a enzima MEK, que está envolvida no desenvolvimento de diferentes tipos de cancro, como o cancro da pele e do cólon. Um inibidor de MEK bem conhecido, o mirdametinib, é já utilizado no tratamento de tumores raros e inoperáveis. Com base na sua estrutura molecular, o grupo de investigação produziu uma biblioteca de potenciais novos inibidores da MEK. "Utilizando o novo método das nanopartículas, produzimos 325 potenciais inibidores da MEK em apenas sete dias - e descobrimos que 46 deles funcionaram tão bem como o mirdametinib em testes laboratoriais", afirma Levkin.
Testes baseados em células em formato miniatura
Os investigadores examinaram a atividade das moléculas recentemente produzidas utilizando células vivas. "Nesse processo, investigamos a viabilidade da linha celular de câncer de cólon HT-29, que é vulnerável aos inibidores de MEK", diz Liana Bauer, pesquisadora de doutorado do IBCS-FMS e principal autora do estudo publicado.
Para a caraterização das moléculas, a equipa utilizou o método MALDI-MSI (matrix-assisted laser desorption/ionization- mass spectrometry imaging). Esta tecnologia permite aos investigadores analisar a composição química das amostras e visualizar a sua distribuição espacial. A análise foi efectuada em cooperação com um grupo de investigação liderado pelo Professor Carsten Hopf do Centro de Espectrometria de Massa e Espectroscopia Ótica (CeMOS) da TH Mannheim (Universidade Técnica de Ciências Aplicadas).
Com a nova matriz, foi possível analisar todos os 325 produtos em triplicado, num total de 975 amostras individuais, diretamente no chip. "Conseguimos mostrar que este método também funciona a uma escala extremamente pequena com nanodrogas", explica Bauer.
Ao combinar a síntese, o teste e a análise de moléculas numa única plataforma, a nova abordagem poderá tornar a descoberta de medicamentos em grande escala mais acessível aos laboratórios académicos e às pequenas empresas de biotecnologia. "Este é um grande passo em direção a uma descoberta mais rápida, mais barata e mais eficiente de novos medicamentos urgentemente necessários", diz Levkin.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Maximilian Seifermann, Julius Höpfner, Liana Bauer, Divya Varadharajan, Stefan Schmidt, Björn Fröhlich, Benjamin Wellenhofer, Charlotte Luchena, Carsten Hopf, Anna A. Popova, Pavel A. Levkin; "Nanodroplet Array Platform for Integrated Synthesis and Screening of MEK Inhibitors: a Miniaturized Approach to Early Drug Discovery"; Angewandte Chemie International Edition, 2025-8-18
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