Estudo identifica impressões digitais atómicas do cancro

O cancro é a segunda principal causa de morte em todo o mundo, sendo responsável por mais de 10 milhões de mortes anuais.

Ainda assim, muitos tipos de cancro podem ser curados quando são detetados cedo e tratados de forma eficaz. O problema reside frequentemente no caráter insidioso da doença.

Um novo estudo indica que poderá existir uma forma de reconhecer as «impressões digitais» do cancro ao nível atómico, recorrendo a uma técnica habitualmente mais associada à geologia do que à medicina.

A descoberta poderá abrir novas vias para estudar o desenvolvimento dos cancros em geral e, possivelmente, criar alternativas para a sua deteção precoce.

«Este estudo acrescenta uma camada inteiramente nova à medicina, dando-nos a oportunidade de observar o cancro ao nível atómico», afirma a autora principal Ashley Maloney, biogeoquímica da Universidade do Colorado em Boulder.

Isótopos de hidrogénio e cancro ao nível atómico

Para o fazer, Maloney e os seus colegas dos Estados Unidos e da Suíça aproveitaram variações naturais na distribuição dos isótopos de hidrogénio - versões diferentes do mesmo elemento, cujos átomos têm o mesmo número de protões, mas quantidades distintas de neutrões.

O deutério é o mais pesado dos dois isótopos estáveis do hidrogénio e distingue-se do hidrogénio convencional por possuir um neutrão adicional. É menos abundante na Terra: há cerca de 6.000 átomos de hidrogénio por cada átomo de deutério.

Na área das ciências da Terra, a distribuição destes isótopos é útil por guardar pistas sobre aspetos como rochas antigas ou mantos de gelo.

Contudo, também existem diferentes combinações de átomos de hidrogénio no organismo humano, e Maloney quis perceber se esses isótopos poderiam esclarecer enigmas no interior dos nossos corpos. Inspirada pelo trabalho do pai como dermatologista, procurou especificamente descobrir o que os isótopos de hidrogénio poderiam revelar sobre o cancro.

«Ele remove células de cancro da pele das pessoas constantemente», diz Maloney. «Perguntei-me de que forma o metabolismo dessas células poderia diferir do das células que crescem ao lado delas.»

Em experiências laboratoriais, os investigadores cultivaram células de levedura e células de fígado de ratinho, analisando depois os respetivos isótopos de hidrogénio. Verificaram que as células com ritmos de crescimento muito elevados - como as células cancerígenas - apresentam uma proporção de hidrogénio para deutério substancialmente diferente.

Maloney e os colegas sublinham que estes resultados continuam a ser preliminares e que persistem muitas dúvidas sobre como, ou até se, os isótopos de hidrogénio poderão sinalizar a presença de cancro num corpo humano.

No entanto, tendo em conta o potencial de salvar vidas através de uma deteção mais precoce, vale a pena aprofundar esta investigação, defende o coautor Sebastian Kopf, cientista geológico da Universidade do Colorado em Boulder.

«As probabilidades de sobrevivência são muito maiores se o cancro for detetado numa fase inicial», afirma Kopf. «Se este sinal isotópico for suficientemente forte para ser identificado, por exemplo, através de uma análise ao sangue, poderá dar uma indicação importante de que algo não está bem.»

Fermentação, metabolismo e o efeito Warburg

As células de levedura e de ratinho produzem normalmente energia através da respiração celular, consumindo oxigénio e libertando dióxido de carbono. Porém, quando o oxigénio não está prontamente disponível, a maioria das células consegue recorrer temporariamente à fermentação para decompor açúcares e obter energia.

«Nos seres humanos, se um atleta ultrapassar o seu limite aeróbico, os músculos também começam a fermentar, um processo que não utiliza oxigénio», explica Kopf. «Isso dá-lhe um aumento rápido de energia.»

Muitos cancros alimentam igualmente o seu crescimento através da fermentação, num fenómeno que integra o efeito Warburg. Cientes disto, os cientistas procuram há muito tempo formas de acompanhar anomalias metabólicas que possam anunciar a presença de células cancerígenas nos doentes.

No novo estudo, Maloney e os seus colegas tentaram seguir estas alterações metabólicas por meio da análise de isótopos de hidrogénio.

As células recebem átomos de hidrogénio de uma enzima denominada fosfato de dinucleótido de nicotinamida e adenina, ou NADPH. Esta molécula desempenha várias funções, sendo uma delas distribuir átomos de hidrogénio por determinadas moléculas durante a produção de ácidos gordos.

Consoante a atividade de outras enzimas numa célula, o NADPH pode combinar proporções distintas de átomos de hidrogénio e deutério.

Dada a tendência do cancro para reorganizar o metabolismo de uma célula, os investigadores esperavam perceber se a doença também altera a forma como as células obtêm inicialmente o hidrogénio, influenciando assim a sua composição atómica.

Sinais isotópicos nas células estudadas

As experiências incluíram colónias de levedura, frequentemente usadas como modelos para o estudo do cancro, e colónias de células de fígado de ratinho, tanto saudáveis como cancerígenas.

Os investigadores recolheram amostras de ácidos gordos destas colónias e utilizaram depois um espetrometro de massa para revelar a proporção de isótopos de hidrogénio em cada amostra.

«Quando iniciámos o estudo, pensei: “Oh, temos a possibilidade de observar algo interessante”», conta Maloney. «Acabou por produzir um sinal enorme, algo que eu não esperava.»

Segundo o estudo, as células de levedura em fermentação, usadas como substitutas de células cancerígenas, tinham cerca de 50 por cento menos átomos de deutério do que as células normais de levedura. As células cancerígenas de ratinho revelaram uma diminuição semelhante, embora menos acentuada, de deutério.

«O cancro e outras doenças são, infelizmente, um tema muito presente na vida de muitas pessoas. Ver os dados da Ashley foi um momento especial e profundo», afirma a coautora Xinning Zhang, microbiologista ambiental da Universidade de Princeton.

«Significava que uma ferramenta usada para acompanhar a saúde do planeta também poderia ser aplicada ao acompanhamento da saúde e da doença nos seres vivos e, esperamos, um dia nos humanos. Tendo crescido numa família afetada pelo cancro, espero ver esta área expandir-se.»

O estudo foi publicado nas Atas da Academia Nacional de Ciências.