Co-Delivery of Paclitaxel and Thymoquinone via Polymeric Nanoparticles Induces Apoptosis and Suppresses Epithelial-Mesenchymal Transition Through Wnt/β-Catenin Signaling in MCF-7 Breast Cancer Cell Line

O câncer é uma doença de crescimento descontrolado, mas também é uma doença de movimento. O aspecto mais perigoso do câncer de mama não é apenas o tumor primário, mas sua capacidade de se espalhar para outras partes do corpo. Para fazer isso, as células cancerosas frequentemente passam por uma transformação onde perdem sua natureza pegajosa e estacionária e se tornam invasoras escorregadias e móveis. Os cientistas chamam esse processo de transição epitelial-para-mesenquimal. É um interruptor biológico que permite que as células se desprendam de um tumor, viajem através da corrente sanguínea e iniciem novas colônias em outros lugares. Ao mesmo tempo, muitas células cancerosas desenvolvem defesas que bombeiam para fora os medicamentos quimioterápicos antes que eles possam agir, tornando os tratamentos padrão menos eficazes ao longo do tempo. Encontrar uma maneira de interromper tanto a propagação quanto a resistência dessas células é um objetivo central da medicina moderna.

Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia Guru Jambheshwar e da Universidade Maharshi Dayanand, na Índia, exploraram uma nova abordagem para este problema combinando duas substâncias muito diferentes em um único sistema de entrega minúsculo. Uma substância é o paclitaxel, um poderoso medicamento quimioterápico derivado da casca da árvore tejo do Pacífico que impede as células de se dividirem. A outra é a timoquinona, um composto natural encontrado em sementes de cominho preto, que tem sido usado há séculos na medicina tradicional e é conhecido por desencadear a morte celular no câncer. Embora ambos tenham mostrado promessa isoladamente, eles são difíceis de dissolver em água e podem ser tóxicos para células saudáveis quando entregues em sua forma bruta. Os pesquisadores questionaram se envolver esses dois medicamentos juntos dentro de uma casca polimérica microscópica poderia fazê-los funcionar melhor juntos do que separados, e se essa combinação poderia especificamente desligar o interruptor biológico que permite que as células cancerosas se espalhem.

Para testar isso, a equipe criou pequenas esferas, conhecidas como nanopartículas poliméricas, usando um método chamado nanoprecipitação. Eles misturaram os medicamentos com um polímero especial, Eudragit RS 100, que forma uma casca protetora ao redor do remédio. Eles também adicionaram um surfactante para manter as partículas estáveis e evitar que se aglomerassem. As nanopartículas resultantes eram incrivelmente pequenas, medindo aproximadamente 134 [nm] quando carregadas com ambos os fármacos, um tamanho pequeno o suficiente para potencialmente se acumular nos tumores. A equipe confirmou que os medicamentos foram encapsulados com sucesso dentro dessas cascas e que eram liberados lentamente ao longo do tempo, em vez de todos de uma vez. Essa liberação lenta é crucial porque mantém a concentração do medicamento alta no local do tumor por mais tempo, enquanto a casca polimérica protege os medicamentos de se degradarem precocemente no corpo.

Quando os pesquisadores testaram essas nanopartículas em células de câncer de mama MCF-7 em uma placa de laboratório, os resultados foram impressionantes. A combinação dos dois medicamentos dentro das nanopartículas matou significativamente mais células cancerosas do que cada medicamento sozinho, ou mesmo os dois medicamentos misturados sem o transportador de nanopartícula. Os pesquisadores calcularam um escore de sinergia que confirmou que os dois medicamentos estavam trabalhando juntos para amplificar seus efeitos, em vez de apenas somar seus impactos individuais. As nanopartículas foram capazes de impedir o crescimento das células cancerosas e a formação de novas colônias, cortando efetivamente a capacidade do tumor de se regenerar. Em testes projetados para medir quão bem as células podiam se mover, o tratamento combinado reduziu a migração em cerca de 91%, sugerindo uma poderosa capacidade de interromper a propagação do câncer.

O estudo foi mais a fundo para entender como isso aconteceu. Ao observar as células sob um microscópio e usando a citometria de fluxo, uma técnica que conta e separa células com base em suas propriedades, os pesquisadores viram que as nanopartículas forçaram as células cancerosas a um estado de morte programada, conhecida como apoptose. As células não apenas explodiram; elas seguiram um caminho controlado de autodestruição. A equipe observou que as células ficaram presas em uma fase específica de seu ciclo de vida, incapazes de se dividir, enquanto seu DNA começava a se fragmentar. Essa ação dupla de interromper a divisão e desencadear a morte foi confirmada pela observação dos núcleos das células, que mostraram os sinais clássicos de apoptose, como encolhimento e fragmentação.

Talvez a descoberta mais significativa tenha sido como o tratamento afetou as vias biológicas que impulsionam a propagação do câncer. Os pesquisadores analisaram os genes e proteínas dentro das células e descobriram que o tratamento com nanopartículas reduziu a atividade de uma via de sinalização chave conhecida como Wnt/β-catenin. Esta via atua como um regulador mestre para a transição epitelial-para-mesenquimal. Quando esta via está ativa, ela diz à célula para se tornar móvel e invasiva. O tratamento reduziu com sucesso os níveis das proteínas que impulsionam esse movimento, como a N-caderina e a vimentina, ao mesmo tempo em que aumentou os níveis de E-caderina, uma proteína que ajuda as células a permanecerem grudadas e no lugar. Essa reversão do interruptor molecular sugere que as nanopartículas não apenas matam as células cancerosas, mas também as despojam de sua capacidade de migrar e invadir outros tecidos.

O estudo conclui que a entrega de paclitaxel e timoquinona juntos dentro dessas nanopartículas poliméricas cria um poderoso efeito terapêutico contra células de câncer de mama no laboratório. A combinação induz a morte celular, interrompe a divisão das células e reverte as mudanças biológicas que permitem a propagação do câncer. Embora esses resultados estejam atualmente limitados a experimentos de laboratório em células e ainda não tenham sido testados em humanos, as descobertas oferecem um plano promissor para um novo tipo de tratamento. Ao usar um único transportador para entregar dois medicamentos complementares, esta abordagem poderia potencialmente superar a resistência e a mobilidade que tornam o câncer de mama tão difícil de tratar, proporcionando uma maneira mais eficaz de gerenciar a doença no futuro.