Ariosto Silva / Moffitt Cancer CenterAmbiente tumoral: células saudáveis (em verde) protegem células tumorais (em vermelho)Ariosto Silva / Moffitt Cancer Center
Em um dos principais centros de pesquisa em câncer nos Estados Unidos, o Moffitt Cancer Center, na Flórida, um brasileiro formado em engenharia de computação está avançando em um teste que, por meio de imagens processadas em computador, avalia a sensibilidade das células tumorais aos medicamentos antes do início do tratamento. Se o trabalho correr como desejado, essa abordagem poderá ir além dos testes já disponíveis, que ajudam a selecionar os quimioterápicos mais eficientes, e predizer se e quando o câncer poderia voltar.
“Hoje, os testes equivalentes ao nosso permitem apenas saber se as células tumorais são sensíveis ou resistentes aos medicamentos”, diz Ariosto Silva, responsável pela concepção e desenvolvimento do teste, cujos resultados preliminares foram apresentados em janeiro em um artigo na revista Cancer Research. “O novo teste, se funcionar como o esperado, representará um passo importante rumo a tratamentos personalizados contra o câncer.”
O teste ainda está em fase de ajustes. No dia 27 de janeiro, Silva recebeu em seu laboratório um pequeno tubo de vidro com células de um tipo de câncer sanguíneo chamado mieloma múltiplo, mais frequente em pessoas com mais de 60 anos. Era mais uma amostra de células tumorais extraídas da medula óssea que ele pretendia submeter ao teste em que trabalha há três anos. No dia seguinte, as células de mieloma foram acondicionadas em compartimentos de um bloco plástico montado sobre uma lâmina de vidro. Ali, as células doentes entraram em contato com células saudáveis do mesmo paciente, imersas em uma mistura de nutrientes do sangue: essa combinação tenta reproduzir em laboratório o ambiente que as células tumorais encontram no interior dos ossos, onde se proliferam.
Em seguida, Ariosto, com sua equipe, adicionou a cada compartimento dosagens diferentes de seis medicamentos contra o mieloma, além de combinações desses compostos antitumorais. Pelos cinco dias seguintes, eles acompanharam, por meio de fotografias tiradas a cada cinco minutos com o auxílio de um microscópio, o ritmo de morte das células. Silva, com sua equipe, fez um programa de computador que faz a identificação e a contagem automática das células mortas e sobreviventes e, com base nessas informações, calcula o risco de o câncer voltar após o tratamento com a medicação mais adequada.
Vizinhança acolhedora
Nos experimentos iniciais os pesquisadores usaram células tumorais e saudáveis de sete pessoas com mieloma para avaliar o desempenho de dois compostos – bortezomib e melphalan – usados para tentar reduzir a progressão desse câncer, ainda sem cura. Eles constataram que, em companhia das células saudáveis do tecido (estroma) que lhes fornece apoio físico e nutrientes, as células do mieloma se mostraram mais resistentes aos medicamentos. Em contato com o estroma, mais da metade das células tumorais continuavam vivas um dia depois de serem tratadas com melphalan – isoladas, quase todas morrem em pouco mais de 12 horas, dependendo da concentração do quimioterápico. O efeito do melphalan foi restaurado quando os pesquisadores acrescentaram o bortezomib ao meio contendo as células saudáveis e as tumorais.
Ariosto Silva / Moffitt Cancer Center“Ao reconstituir o ambiente tumoral, conseguimos fazer uma análise mais realista da resposta ao tratamento”, comenta Silva. É que no interior dos ossos os plasmócitos, células que originam o mieloma, não estão sozinhos. Vivem aderidos a células do estroma, com as quais trocam informações químicas o tempo todo. “O ambiente da medula protege as células tumorais”, diz ele. “Durante o tratamento as células do mieloma migram no interior da medula óssea para regiões cada vez mais protegidas.”
Com graduação em engenharia de computação pelo Instituto Tecnológico da Aeronáutica, Silva especializou-se em biologia molecular durante o doutorado na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e no Centro Infantil Boldrini, que atende crianças com câncer. Em 2008 ele se mudou com a família para trabalhar no Moffitt Center, na cidade de Tampa, na Flórida, com o oncologista matemático Robert Gatenby. Autor de uma visão própria sobre a evolução das células tumorais, Gatenby, como outros líderes do centro, buscava uma abordagem ampla e multidisciplinar, com matemáticos, físicos e cientistas da computação, que trabalham com biólogos e oncologistas, de modo a entender o câncer como um sistema complexo e dinâmico, em vez de olhar apenas para as células doentes, que, agora se vê, são apenas um dos componentes desse ambiente (ver Pesquisa FAPESP nº 162, agosto de 2009).
Silva e sua equipe pretendem usar o novo teste para estudar como o ambiente tumoral e a localização do câncer evoluem durante o tratamento. Sua estratégia não usa compostos que danificam as células tumorais e as saudáveis – um programa de computador tira fotos automaticamente e depois as analisa, reconhecendo as que estão vivas porque elas pulsam, como se respirassem. Assim, é possível identificar mais facilmente o efeito dos quimioterápicos e acompanhar as células por até cinco dias, um período considerado bastante longo. Os testes comerciais usam compostos para marcar as células que também as danificam e podem matá-las, dificultando saber se morreram por causa do tratamento ou da técnica de medição usada no teste.
Risco de retorno
Como o novo teste permite observar célula por célula, Silva e sua equipe conseguiram verificar a sensibilidade das células a diferentes concentrações de medicamentos e medir o tamanho da população resistente ao longo do tempo. Segundo ele, isso torna possível reconstruir a trajetória de redução do tumor e estimar quando ele pode voltar a crescer. “Estamos tentando personalizar o tratamento e também fazer o acompanhamento personalizado de como ele evolui”, conta Silva.
Essa estratégia já foi usada experimentalmente no Moffitt Cancer Center para verificar se o que os pesquisadores observavam em laboratório também ocorria na prática clínica. E os resultados preliminares parecem favoráveis. “Já acompanhamos alguns pacientes por um ano e constatamos que existe uma correlação entre a sensibilidade e a resistência verificadas nos testes in vitro e as medidas in vivo, agora precisamos validar o método testando em mais 40 ou 50 pessoas”, diz Silva, que planeja aplicar o teste em outros cânceres sanguíneos, como o linfoma e a leucemia, em colaboração com pesquisadores do Brasil. Silva acredita que não será difícil validar o método se conseguir trabalhar em colaboração com outros centros. Além disso, ele acrescenta, os programas de computador empregados nos testes são de uso livre e, portanto, qualquer laboratório de biologia molecular poderia repetir os experimentos.
“Pela natureza do teste, muitos esquemas terapêuticos poderiam ser testados in vitro antes de expor o paciente a tratamentos que eventualmente se mostrem menos eficazes”, observa Roger Chammas, professor da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo e coordenador do laboratório de pesquisa translacional do Instituto do Câncer do Estado de São Paulo, que colabora com Silva e Gatenby. “Da forma como foi proposto, o modelo parece mais adequado aos tumores hematológicos, como o próprio mieloma. Contudo, o modelo permitirá acomodar no futuro variáveis experimentais que simulem as condições encontradas em tumores sólidos. À medida que esses detalhes sejam acertados, estratégias como essas devem chegar à prática clínica. No meu entender, esse trabalho representa um exemplo bastante interessante de um passo nessa direção”, diz Chammas.
Gatenby está otimista. “Penso que essa estratégia pode rapidamente ir para testes clínicos mais amplos, porque Ariosto fez realmente um bom trabalho em conjunto com oncologistas clínicos, sempre ancorados em aplicações médicas”, disse ele a Pesquisa FAPESP. “Estou certo de que esse tipo de abordagem não é somente necessária, mas o único modo pelo qual realmente conseguiremos progredir no controle do câncer.”
Artigo científico
KHIN, Z. P. et al. A preclinical assay for chemosensitivity in multiple myeloma. Cancer Research. v. 74, n.1. 1º jan. 2014.
