Pesquisadores da Universidade de Stanford descobriram uma maneira rápida e sustentável de produzir sinteticamente um composto promissor de combate ao câncer em laboratório. A disponibilidade do composto foi limitada porque sua única fonte natural conhecida atualmente é uma única espécie de planta que cresce apenas em uma pequena região de floresta tropical do nordeste da Austrália.

O composto, designado EBC-46 e tecnicamente chamado tigilanol tiglate, funciona promovendo uma resposta imune localizada contra tumores. A resposta rompe os vasos sanguíneos do tumor e acaba matando suas células cancerígenas. O EBC-46 entrou recentemente em testes clínicos em humanos após sua taxa de sucesso extremamente alta no tratamento de um tipo de câncer em cães.

Dada a sua estrutura complexa, no entanto, o EBC-46 parecia sinteticamente inacessível, o que significa que nenhum caminho plausível parecia existir para produzi-lo praticamente em laboratório. No entanto, graças a um processo inteligente, os pesquisadores de Stanford demonstraram pela primeira vez como transformar quimicamente um material inicial abundante à base de plantas em EBC-46.

Como bônus, esse processo pode produzir "análogos" do EBC-46 — compostos quimicamente semelhantes, mas que podem ser ainda mais eficazes e potencialmente tratar uma variedade surpreendentemente ampla de outras doenças graves. Essas doenças, que incluem AIDS, esclerose múltipla e doença de Alzheimer, compartilham vias biológicas afetadas pelo alvo do EBC-46, uma enzima chave chamada proteína quinase C, ou PKC.

"Estamos muito animados em relatar a primeira síntese escalável do EBC-46", disse Paul Wender, professor Francis W. Bergstrom na Escola de Humanidades e Ciências, professor de química e, por cortesia, de química e biologia de sistemas em Stanford. , e autor correspondente de um estudo que descreve os resultados na revista Nature Chemistry . "Ser capaz de fazer EBC-46 no laboratório realmente abre tremendas oportunidades clínicas e de pesquisa".

Os coautores do estudo são Zachary Gentry, David Fanelli, Owen McAteer e Edward Njoo, todos Ph.D. estudantes no laboratório de Wender, junto com o ex-membro Quang Luu-Nguyen.

Wender transmitiu a imensa satisfação que a equipe de pesquisa sentiu com a descoberta da síntese do EBC-46. "Se você tivesse visitado o laboratório nas primeiras semanas depois que eles conseguiram", disse Wender, "você teria visto meus colegas estelares sorrindo de orelha a orelha. Eles foram capazes de fazer algo que muitas pessoas consideravam impossível."

Estudantes de doutorado Edward Njoo, David Fanelli, Zach Gentry e Owen McAteer. Esses pesquisadores conseguiram a síntese do composto de combate ao câncer EBC-46. Crédito: Paul Wender

Tigilanol tiglato apareceu inicialmente por meio de um processo automatizado de triagem de candidatos a medicamentos pela QBiotics, uma empresa australiana. Na natureza, o composto aparece nas sementes do fruto rosa da árvore de blush, Fontainea picrosperma. Marsupiais, como os cangurus-ratos almiscarados que comem frutas vermelhas, evitam as sementes ricas em tigilanol, que, quando ingeridas, desencadeiam vômitos e diarreia.

A injeção de doses muito menores de EBC-46 diretamente em alguns tumores sólidos modifica a sinalização celular por PKC. Especificamente, o EBC-46 é proposto para ativar certas formas de PKC, que por sua vez influenciam a atividade de várias proteínas nas células cancerosas , atraindo uma resposta imune do organismo do hospedeiro. A inflamação resultante torna a vasculatura do tumor (vasos sanguíneos) permeável, e essa hemorragia faz com que o crescimento tumoral morra. No caso de malignidades cutâneas externas, os tumores formam crostas e caem, e estão sendo investigadas as formas de entrega de EBC-46 a tumores internos.

Em 2020, tanto a Agência Europeia de Medicamentos quanto a Food and Drug Administration nos Estados Unidos aprovaram um medicamento à base de EBC-46, vendido sob a marca Stelfonta, para tratar o câncer de mastócitos, os tumores de pele mais comuns em cães. Um estudo mostrou uma taxa de cura de 75% após uma única injeção e uma taxa de 88% após uma segunda dose. Desde então, os ensaios clínicos começaram para câncer de pele, cabeça e pescoço e tecidos moles em humanos.

Com base nessas pesquisas emergentes e necessidades clínicas, juntamente com as limitações geográficas das sementes de origem, os cientistas consideraram a criação de plantações especiais para árvores de blushwood. Mas fazer isso apresenta uma série de problemas. Para começar, as árvores requerem polinização, o que significa que o tipo certo de animais polinizadores deve estar à mão, além de árvores devem ser plantadas em densidades e distâncias apropriadas para ajudar na polinização. Além disso, as variações sazonais e climáticas afetam as árvores, juntamente com os patógenos. A reserva de parcelas para árvores de blushwood coloca ainda mais problemas de uso da terra.

“Para uma produção sustentável e confiável de EBC-46 nas quantidades que precisamos”, disse Wender, “precisamos realmente seguir a rota sintética”.

Um bom ponto de partida para fazer EBC-46, Wender e colegas perceberam, é o composto derivado de plantas forbol . Mais de 7.000 espécies de plantas produzem derivados de forbol em todo o mundo e sementes ricas em forbol são comercialmente baratas. Os pesquisadores selecionaram Croton tiglium, comumente conhecido como purga de croton, uma erva usada na medicina tradicional chinesa.

O primeiro passo na preparação do EBC-46, explica Wender, é semelhante a uma experiência cotidiana. "Você compra um saco dessas sementes e não é diferente de fazer café pela manhã", disse Wender. "Você tritura as sementes e passa um solvente quente por elas para extrair o ingrediente ativo", neste caso um óleo rico em forbol.

Depois de processar o óleo para produzir forbol, os pesquisadores tiveram que descobrir como superar o desafio anteriormente intransponível de enfeitar uma parte da molécula, chamada anel B, com átomos de oxigênio cuidadosamente colocados. Isso é necessário para permitir que o EBC-46 interaja com PKC e modifique a atividade da enzima nas células.

Para orientar seus estudos químicos e biológicos, os pesquisadores contaram com instrumentação no Stanford Neuroscience Microscopy Service, o Stanford Cancer Institute Proteomics/Mass Spectrometry Shared Resource e o Stanford Sherlock cluster para modelagem computacional.

Com essa orientação, a equipe conseguiu adicionar átomos de oxigênio extras ao anel B do forbol, primeiro por meio de uma reação chamada ene (pronuncia-se "een") conduzida sob condições de fluxo, onde os reagentes se misturam à medida que correm juntos através da tubulação. A equipe então introduziu outros grupos de anéis B de maneira gradual e controlada para obter os arranjos espaciais desejados dos átomos. No total, apenas quatro a seis etapas foram necessárias para obter análogos do EBC-46 e uma dúzia de etapas para alcançar o próprio EBC-46.

Wender espera que a disponibilidade muito mais ampla do EBC-46 e seus compostos primos que influenciam a PKC proporcionada por essa abordagem inovadora acelere a pesquisa de novos tratamentos potencialmente revolucionários.

"À medida que aprendemos mais e mais sobre como as células funcionam, estamos aprendendo mais sobre como podemos controlar essa funcionalidade", disse Wender. "Esse controle da funcionalidade é particularmente importante para lidar com células que se descontrolam em doenças que vão do câncer ao Alzheimer".

Wender também é membro do Stanford Bio-X e do Stanford Cancer Institute, e membro do Sarafan ChEM-H.