Golpe duplo contra o câncer: manganês hiperativa o sensor de estresse e mata tumores

Cientistas do Instituto de Biofísica da Academia Chinesa de Ciências (CAS), da Universidade de Minnesota e do Instituto Nacional do Câncer dos EUA (NCI), liderados pelo Professor Wang Likun, publicaram um estudo na iScience demonstrando que íons de manganês divalentes (Mn²⁺) podem literalmente "levar células cancerosas à autodestruição" ao superativar o sensor de estresse do ER IRE1α e induzir apoptose por meio das vias RIDD e JNK.

Contexto: UPR e o papel do IRE1α

1. Controle de qualidade de proteínas. Proteínas mal dobradas se acumulam no retículo endoplasmático (RE) das células, desencadeando a "resposta ao estresse do RE" (RUP) por meio de três sensores: IRE1α, PERK e ATF6.

2. Natureza dupla do IRE1α.

• Ativação adaptativa: estresse moderado do ER induz splicing XBP1 → restauração da homeostase.
• Resposta terminal: sob estresse severo ou prolongado, IRE1α desativa o ramo XBP1 e, em vez disso, desencadeia cascatas mediadas por RIDD (Regulated IRE1α-Decay) e JNK → apoptose.

Essa dualidade fascina os oncologistas há muito tempo, mas a ideia predominante tem sido suprimir o IRE1α para enfraquecer as defesas adaptativas do tumor. O novo estudo sugere a abordagem oposta: hiperativar o IRE1α.

Protocolo experimental e métodos principais

1. Cultura de células:

   • Câncer de mama (MCF-7), carcinoma hepatocelular (HepG2) e linhas celulares de controle normais (HEK293).

   • Adição de MnCl₂ (0–200 µM) por 24–48 h.

2. Verificação bioquímica da ativação do IRE1α:

   • A fosforilação de IRE1α (Western blot) aumentou de forma dependente da dose em 50–100 µM Mn²⁺.

   • Atividade de RNase (RIDD): A decomposição de mRNAs alvo (Blos1, Sparc) foi medida por qPCR.

   • Via JNK: os níveis de p-JNK e seus substratos (c-Jun) aumentaram 2 a 3 vezes.

3. Emendas XBP1s:

   • Os testes de RT-PCR mostraram que o Mn²⁺ não aumenta o nível da variante de splicing XBP1s, ou seja, sobrecarrega especificamente o ramo terminal do UPR.

4. Apoptose e sobrevivência celular:

   • A citometria de fluxo (Anexina V/PI) revelou até 60% de células apoptóticas após 48 h de tratamento com 100 µM Mn²⁺;

   • A análise de MTT confirmou uma redução na viabilidade de até 30% nas linhas de câncer na mesma dose, enquanto as células normais mantiveram 80% de sobrevivência.

5. Controle molecular:

   • A eliminação genética do IRE1α (CRISPR–Cas9) aboliu completamente a citotoxicidade do Mn²⁺, demonstrando dependência do IRE1α.

   • A administração de inibidores de pequenas moléculas JNK (SP600125) reduziu a apoptose em aproximadamente 50%, indicando envolvimento desse ramo.

Modelos pré-clínicos in vivo

1. Modelo murino de câncer de mama:

   • Administração intratumoral de MnCl₂ (1 mM, 20 µL) duas vezes por semana durante 3 semanas.

   • Crescimento do tumor: Em mais de 80% dos casos, os tumores diminuíram ou se estabilizaram; os controles continuaram a progredir.

2. Toxicidade e segurança:

   • A bioquímica do sangue (ALT, AST, creatinina) permaneceu dentro dos limites normais.

   • Histologia de órgãos (fígado, rins, coração) sem danos detectados.

3. Expressão de marcadores apoptóticos:

   • Aumento da atividade das células caspase-3 e TUNEL-positivas em locais tumorais.

Significado e Perspectivas

“Mostramos pela primeira vez que a superativação seletiva de IRE1α com Mn²⁺ reverte o protocolo UPR em células tumorais, priorizando a apoptose”, explica o Prof. Wang Likun. “Isso abre um novo ramo da terapia do câncer, onde, em vez de suprimir as vias de defesa, nós as 'sobrecarregamos'.”

• Agente de contraste e oncoterapia? O manganês já é usado em agentes de contraste para ressonância magnética, o que pode facilitar a rápida tradução da terapia.
• Desenvolvimento de doadores de Mn²⁺: nanodoadores direcionados que administram Mn²⁺ especificamente ao tumor, minimizando a exposição sistêmica.
• Combinação com imunoterapia: a apoptose aumentada pode aumentar a produção de neoantígenos e melhorar a resposta aos inibidores de ponto de verificação.

Os autores enfatizam vários pontos-chave:

• Um novo paradigma para a terapia UPR.
  “Mostramos que, em vez de suprimir o sensor UPR IRE1α, é possível obter um efeito antitumoral superativando-o”, afirma o Prof. Wang Likun (CAS). “Isso abre uma nova estratégia para a terapia do câncer baseada na 'sobrecarga' do estresse do RE.”

• A especificidade do mecanismo
  “Mn²⁺ estimula seletivamente os ramos RIDD e JNK da IRE1α sem ativar a via adaptativa XBP1s”, observa o Dr. Li Chang (NCI). “Essa resposta 'enviesada' garante a apoptose das células tumorais com impacto mínimo nas células normais.”

• Perspectivas para a tradução clínica
  “Como o manganês já é usado como agente de contraste em ressonância magnética, temos todas as chances de adaptar rapidamente doadores de Mn²⁺ para a clínica”, comenta a Profa. Sarah Lee (Minnesota). “O próximo passo é desenvolver sistemas de administração direcionados ao tumor.”

• Potencial para terapia combinada
  : “A superativação do IRE1α pode aumentar a produção de neoantígenos e melhorar a resposta à imunoterapia”, acrescenta o Dr. Tanaka (CAS). “A combinação de Mn²⁺ com inibidores de checkpoint promete um efeito sinérgico.”

• Segurança e Seletividade
  “Em nossos modelos pré-clínicos, o Mn²⁺ não causou danos aos tecidos normais nem aumentou a toxicidade sistêmica”, observa o Dr. Martinez (Minnesota). “Isso é fundamental para avançarmos para os ensaios clínicos.”

Este estudo estabelece um novo rumo para o tratamento do câncer por meio da ativação controlada da resposta ao estresse celular e apresenta o manganês como um agente antitumoral capaz de sobrecarregar os mecanismos de sobrevivência das células cancerígenas.