Detecção não invasiva de tumores usando nanossensores de atividade proteolítica

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Silva, Erica Corina da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Biomarcadores sintéticos; Biomedical engineering; Biosensors; Biossensores; Engenharia biomédica; Marcadores de tumores; Nanomedicina; Nanomedicine; Synthetic biomarkers; Tumor markers
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76133/tde-27032025-081633/

Limitações na deteção precoce de tumores persistem apesar dos avanços no cuidado do câncer. O câncer de mama comum desenvolve-se entre mamografias anuais e o câncer de ovário indetectável por ultrassonografia até alcançar estágios avançados. Isto ocorre por causa de tecnologias diagnósticas inadequadas para a detecção não invasiva de tumores na população assintomática. A falta de biomarcadores preditivos barra os esforços no desenvolvimento de testes não invasivos para detecção de tumores. Uma abordagem não convencional emprega nanopartículas sensoras que rumam ao microambiente do tumor onde sob ação catalítica aberrante de proteases liberam fragmentos de peptídeos não biológicos que se acumulam na urina e servem de biomarcadores de tumor. Neste trabalho, construímos, caracterizamos e avaliamos as funções de um nanossensor de atividade de MMP-2 para determinar o atributo de agente pró-diagnóstico usando um modelo imunocompetente de tumor de mama em camundongo. Proteases superexpressas em tumores de mama em seres humanos foram identificadas por análise diferencial de expressão gênica em dados de RNA-seq massivo e selecionamos a MMP-2 como potencial biomarcador primário de tumor após confirmarmos os níveis elevados de MMP-2 no tumor de mama de camundongo por Western blotting. O nanossensor conforma-se em partículas esféricas, como visto em micrografias de transmissão eletrônica, com diâmetro hidrodinâmico acima do corte de filtração glomerular por espalhamento dinâmico da luz; é ativado pela MMP- 2 in vitro e a cinética de liberação do biomarcador sintético, empregando substrato fluorogênico com supressão de fluorescência, segue o modelo de Michaelis-Menten; e não exibe propensão de causar dano de acordo com os níveis inalterados de três marcadores endógenos de hepatoxicidade no sangue de camundongos injetados com alta dose do sensor. Análises in vivo da cinética e biodistribuição por fluorescência do nanossensor e do biomarcador sintético demonstram que o nanossensor permanece na circulação sistémica por tempo suficiente para os tecidos à procura de atividade proteolítica aberrante, não se acumula no microambiente do tumor e geral sinal de atividade inespecífica e fora alvo no sangue, exigindo modificações na sua estrutura molecular para aumentar a razão sinal-ruído. Essa é uma abordagem emergente para superar as limitações dos biomarcadores endógenos: diminutas quantidades, tempos de residência curtos e degradação aleatória no sangue; alavancando na amplificação de sinais de atividade proteolítica pela natureza catalítica da reação de geração do biomarcador sintético e no enriquecimento urinário.