Nanodiamantes podem melhorar o tratamento de cânceres resistentes

Pequena partícula de carbono chamada nanodiamante poderia significar uma alternativa eficaz para levar o remédio aos tumores de difícil tratamento

Nanodiamantes ganham marcação fluorescente verde

WASHINGTON - A resistência que o câncer desenvolve à quimioterapia contribui com mais de 90% dos casos de metástase, mas a adição de diamantes que medem um milésimo de milímetro poderia melhorar o tratamento, segundo um artigo publicado nesta quarta-feira pela revista Science Translational Medicine.

Dean Ho, professor de engenharia biomédica e mecânica da Universidade Northwestern, em Chicago, acredita que a pequena partícula de carbono chamada nanodiamante poderia significar uma alternativa eficaz para levar o remédio aos tumores de difícil tratamento.

Os nanodiamantes são materiais com base de carbono de 2 a 8 nanômetros de diâmetro (um nanômetro é um bilionésimo de metro).

Ilustração mostra nanodiamantes entrando na corrente sanguínea

A superfície de cada nanodiamente possui grupos funcionais que permitem que sejam adicionados a ele uma ampla gama de compostos, incluindo os agentes da quimioterapia.

Os pesquisadores tomaram esses nanodiamantes e ligaram a eles o composto doxorrubicina, que é normalmente usado na quimioterapia, utilizando um processo de síntese, que realça a liberação sustentada do composto.

Em seus estudos de câncer de fígado e de mama, Ho e sua equipe de cientistas, engenheiros e clínicos descobriram que uma quantidade normalmente letal de compostos de quimioterapia reduz o tamanho dos tumores em ratos, quando aplicado em conjunto com os nanodiamantes.

Também melhoram as taxas de sobrevivência e não foram observados efeitos colaterais nos tecidos e órgãos.

Segundo o artigo, este é o primeiro trabalho que demonstrou o significado e o potencial dos nanodiamantes no tratamento de cânceres que se tornaram resistentes à quimioterapia.

Cientistas descobrem causador da inflamação que mata neurônios

Cientistas espanhóis e suecos descobriram a ligação molecular desencadeante da inflamação cerebral que mata os neurônios, um processo muito associado a doenças neurodegenerativas, como Prkinson e Azheimer, segundo a última edição da revista "Nature".

Equipes da Universidade de Sevilha e do Instituto Karolinska de Estocolmo, dirigidas pelos médicos José Luis Venero e Bertrand Joseph, e em colaboração com pesquisadores da Universidade de Lund, encontraram um mecanismo responsável pelo processo da neuroinflamação.

O doutor Venero, do departamento de Bioquímica e Biologia Molecular da Faculdade de Farmácia da Universidade de Sevilha, indicou que este estudo pode abrir novos caminhos farmacológicos para o controle da inflamação cerebral e seus efeitos nocivos.

A pesquisa de quase quatro anos de duração incluiu a histologia e anatomia microscópica de áreas corticais e do mesencéfalo ventral de cérebros de pacientes que morreram de Alzheimer ou Parkinson, assim como culturas de células e modelos experimentais em ratos e camundongos com doença de Parkinson.

Os dados experimentais foram transferidos para situações de inflamação cerebral pela associação com as doenças de Parkinson e Alzheimer.

Embora não seja possível confirmar que a inflamação é o fator desencadeante das doenças neurodegenerativas, sabe-se que está muito associada ao Parkinson e ao Alzheimer, segundo o doutor Venero.

De fato, os pesquisadores começam a admitir "de forma generalizada" a ideia de que uma resposta inflamatória contribui "decisivamente" para a progressão das doenças neurodegenerativas.

Os pesquisadores descobriram neste trabalho uma nova função biológica de algumas enzimas caspases (associadas tradicionalmente apenas aos processos de apoptose ou morte celular programada) que são necessárias, por exemplo, em situações de regeneração celular e em resposta para danos neuronais e agentes patógenos.

A nova função destas proteínas se refere ao controle da atividade de algumas células microgliais, hospedadas no sistema nervoso central, responsáveis pela resposta imune e pelo processo de inflamação cerebral que mata os neurônios.

Concretamente, ficou comprovado que o controle da ativação ordenada da caspase 8 e da caspase 3 está relacionado com o início de um processo de sinalização celular que leva à ativação das células microgliais.

Foi verificado que a inibição dessas enzimas por métodos farmacológicos ou moleculares diminui a capacidade das células microgliais de se ativar em resposta a estímulos inflamatórios.

Os cientistas sabiam da ativação destas células frente a problemas neuronais ou agentes patógenos para "orquestrar" a resposta imune e iniciar a reparação do tecido danificado, mas a atual descoberta mostra que a ativação persistente libera moléculas nocivas para os neurônios, como ocorre no Alzheimer e no Parkinson.

Os cérebros estudados revelaram uma clara ativação tanto de enzimas caspase 8 como de caspase 3 nas células microgliais desencadeantes de processos de inflamação cerebral, com a peculiaridade de que apenas o citoplasma foi afetado, e não o núcleo celular.

Os pesquisadores concluem que os inibidores de caspases poderiam ser utilizados para o controle da inflamação cerebral.

Cientistas desvendam segredo de erva medicinal chinesa

Cipó deus do trovão

Os produtos naturais da medicina tradicional chinesa vêm funcionando há milênios.

O que os cientistas querem descobrir é como eles funcionam - isolando os princípios ativos, pode ser possível potencializar seus efeitos, controlando doses para tratamentos mais críticos.

Agora foi a vez da erva conhecida como cipó deus do trovão, ou lei gong teng, ter seus segredos revelados.

O lei gong teng é usado para tratar várias condições, com efeitos anti-inflamatórios, imunossupressores, atividades antitumorais e até anticoncepcionais.

Drogas anticâncer

Segundo pesquisadores da Escola de Medicina Johns Hopkins, dos EUA, a planta medicinal chinesa funciona bloqueando os mecanismos de controle genético da célula.

A pesquisa, que mereceu a matéria de capa da edição de Março da revista Nature Chemical Biology, sugere que o produto natural pode ser um ponto de partida para o desenvolvimento de novas drogas anticâncer.

"Nós sabíamos sobre o composto ativo, a triptolida, e que ele pára o crescimento celular, desde 1972, mas só agora descobrimos como ele faz isso," conta o Dr. Jun O. Liu, coordenador da pesquisa.

Triptolida

A triptolida, o ingrediente ativo purificado da planta Tripterygium wilfordii Hook F, já teve seus efeitos demonstrados contra a artrite, o câncer e a rejeição do enxerto de pele.

Na verdade, segundo Liu, já se demonstrou em modelos animais que a triptolida, em doses muito baixas, bloqueia o crescimento de todas as 60 linhas celulares catalogadas pelo Instituto Nacional do Câncer dos Estados Unidos, inclusive destruindo algumas dessas linhas de células.

Outros experimentos têm sugerido que a triptolida interfere com proteínas conhecidas para ativar genes, o que deu a Liu e seus colegas um ponto de partida para suas pesquisas.

Proteína XPB

Os pesquisadores descobriram que a proteína XPB, de um aglomerado de proteínas chamado TFIIH, tem sua atividade enzimática bloqueada pelo composto ativo da planta medicinal chinesa, interrompendo quase imediatamente a fabricação de RNA novo nas células tumorais.

"Estávamos quase certos de que era mesmo a XPB porque outros pesquisadores tinham descoberto que a triptolida se liga a uma proteína desconhecida do mesmo tamanho, mas eles não foram capazes de identificá-la", disse Liu.

Com a proteína identificada, os cientistas podem agora estudar como o composto natural funciona em cada situação na qual ele é eficaz.

Molecule That Can Increase Blood Flow in Vascular Disease Identified

ScienceDaily (Mar. 10, 2011) — Circulating through the bloodstream of every human being is a rare and powerful type of cell, one that can actually create new blood vessels to bypass blockages that cause heart attacks and peripheral artery disease. Though everyone has these cells -- called endothelial progenitor cells -- they are often dysfunctional in people prone to vascular disease.

Human endothelial progenitor cells grown in the lab (left) and forming capillary tube like structures (right).

Now researchers at the University of North Carolina at Chapel Hill have discovered that a molecule -- called Wnt1 -- can improve the function of endothelial progenitor cells, increasing the blood flow to organs that previously had been cut off from the circulation. The finding could enhance clinical trials already testing these powerful cells in patients hospitalized with cardiac arrest.

"The premise of these trials is that these cells will supply the ischemic organ with new blood vessels and allow the damaged organ to function better," said senior study author Arjun Deb, MD, assistant professor of medicine in the UNC School of Medicine. "But because you are isolating these cells from the patients themselves, you know that the cells are dysfunctional -- so the approach is almost flawed from the very beginning. We want to see how we can improve the function of these cells so they can do their job better."

The study, published online Feb. 14, 2011, in the FASEB (Federation of American Societies for Experimental Biology) Journal, is the first to show that the Wnt1 protein, one of a family of 19 such molecules, can stimulate blood vessel formation.

A number of studies in the past few years have suggested that genes that play an important role during early development and get "turned off" during adulthood may also get "turned on" or expressed again in response to injury, such as heart attack.

Deb, who studies the Wnt family of developmental genes, looked to see if any of its members follow this same pattern. He found that one gene in particular, Wnt1, was expressed during development of blood vessels, shut off during adulthood and then re-expressed in angiosarcoma, a cancer of endothelial cells.

Deb wanted to see what would happen if he put the Wnt1 protein on human endothelial progenitor cells. He found that treating these special cells with Wnt1 not only greatly increased their function but also their number. Next, Deb and his colleagues investigated what effect the protein would have on a mouse model of peripheral artery disease, an illness in humans caused by decreased blood flow to the extremities. They found that treating these animals with a single injection of the Wnt1 protein resulted in almost three fold increase in blood flow in the affected areas.

"We found that Wnt1 is a novel proangiogenic molecule, something that has never been shown before," said Deb. "It gives us hope that injecting the Wnt1 protein -- or molecules that stimulate the Wnt1 signaling pathway -- into ischemic tissues in humans could improve blood flow and assert a therapeutic effect."

Approximately 1 in 4 deaths in adults in the US are secondary to heart disease and as many as 15 percent of Americans age 65 and older have peripheral artery disease. In the future, Deb plans to use his findings to identify such small molecules or drug candidates that could reverse the endothelial progenitor cell dysfunction observed in so many patients with vascular disease.

The research was funded by the National Institutes of Health and Ellison Medical Foundation. Study co-authors were Costin M. Gherghe, MD, PhD, postdoctoral fellow in Deb's lab; Jinzhu Duan, PhD, postdoctoral fellow in Deb's lab; Jucheng Gong, lab manager in Deb's lab; Mauricio Rojas, MD, MPH, director of mouse cardiovascular models core lab; Nancy Klauber-Demore, MD, associate professor of surgery; and Mark Majesky, PhD, Professor of Pediatrics, University of Washington, Seattle.

How Inherited Genes Contribute to a Common, Incurable Neurodegenerative Disease

ScienceDaily (Mar. 10, 2011) — A team of scientists at the University of California, San Francisco (UCSF) has developed a new model for how inherited genes contribute to a common but untreatable and incurable neurodegenerative disease. The disease, frontotemporal lobar degeneration, is the second most common cause of dementia before age 65, after Alzheimer's disease.

Progranulin-deficient macrophages after engulfing flourescently labelled beads.

Based on experiments in worms and mice, the UCSF team's work explains in part why the brain deteriorates in frontotemporal lobar degeneration, which may have implications for the understanding of several neurodegenerative disorders, including Alzheimer's and Parkinson's, as well as different forms of cancer.

"If our findings hold up," said Aimee Kao, an assistant adjunct professor in the Department of Neurology at UCSF, "they may suggest a new way to think about how to treat neurodegenerative diseases." Kao is first author on the study, led by Cynthia Kenyon, PhD, a professor of biochemistry and biophysics at UCSF and director of UCSF's Larry L. Hillblom Center for the Biology of Aging.

Disease Caused By Loss of Neurons

Generally scientists have blamed the mental decline associated with neurodegenerative diseases on the loss of neurons associated with the accumulation of insoluble protein in the brain -- sticky plaques that interfere with and ultimately kill the brain's neurons.

In frontotemporal lobar degeneration, this loss of neurons happens in the frontal lobe -- the part of the brain involved in such higher mental functions as art appreciation and emotional empathy. People with this disease can suffer from progressive difficulties with language, undergo personality and behavioral changes, and usually die within a decade of diagnosis.

The new work suggests that the accumulation of insoluble protein may not be the only cause of cognitive decline in frontotemporal lobar degeneration. Another mechanism could involve how the body deals with injured neurons in the brain.

A significant percentage of patients with frontotemporal lobar degeneration have mutations in the gene that produces a protein called progranulin. Scientists have known that people with these genetic mutations produce too little progranulin protein, but up to now it was unclear what role this played in disease development.

Now the work of the UCSF team suggests that progranulin regulates the speed with which dying cells are cleared.

The Speed of Brain Cell Death

Cells in the brain -- as in the rest of the human body -- die through a process known as apoptosis, or programmed cell death. In a sense, apoptosis is the cellular equivalent of a controlled implosion.

Rather than explode a condemned building in a crowded city and scatter its dust and rubble across surrounding neighborhoods, implosions minimize the fallout. Likewise, apoptosis of neurons prevents them from exploding and damaging the surrounding brain tissue, instead withering them away in protective fashion.

In their paper, Kao, Kenyon and their colleagues show that progranulin normally slows the process of apoptosis. In its absence, however, apoptotic cells are cleared more quickly, probably by neighboring cells, which engulf them.

Using a sophisticated microscope, the UCSF team showed that mutations to the progranulin gene caused cells in the microscopic roundworm C.elegans that were undergoing this programmed cell death to be cleared in about half the time, as compared to normal worms. They also found something similar in engulfing cells called macrophages that were taken from mice. When these cells lacked progranulin, they engulfed other, dying cells even faster.

"In both worms and cultured macrophages," Kao said, "the absence of progranulin cause more rapid clearance of dying cells."

Based on these findings, the team hypothesized that lack of progranulin may affect the ability of cells to recover from an injury. When individual cells are injured, the damage may or may not be fatal. Given enough time, the damaged cell could recover. However, if local engulfing cells are over-eager to remove the damaged cell, the cell may have too little time to recover. If this scenario occurred in the brain, then over time, the cumulative cell loss could lead to neurodegenerative disease.

These findings also have implications in the treatment of cancer, since some aggressive forms of breast, brain and bladder cancer produce increased levels of progranulin.

"These cancers may be using progranulin as a sort of 'invisibility shield' to hide from the surveillance of the immune system," Kao said. "Thus, progranulin could represent a druggable target in both neurodegeneration and some forms of cancer."

The study was published online in the journal Proceedings of the National Academy of Sciences.