Imagine um tratamento capaz de penetrar no coração de um tumor e destruí-lo de dentro para fora. Essa é a proposta de pesquisadores da Universidade de Waterloo, que estão desenvolvendo uma estratégia inovadora baseada em bactérias geneticamente modificadas para combater tumores sólidos.
A ideia parte de uma característica biológica intrigante. O interior de muitos tumores apresenta baixo nível de oxigênio, formando um ambiente hostil para células saudáveis, mas ideal para certos microrganismos anaeróbios. Entre eles está a bactéria do solo Clostridium sporogenes, capaz de prosperar justamente onde o oxigênio é praticamente inexistente.
Explorando o ponto fraco dos tumores
Os tumores sólidos geralmente possuem um núcleo interno formado por células necrosadas e com baixa disponibilidade de oxigênio. Esse ambiente específico favorece a ativação e multiplicação de esporos bacterianos. Uma vez dentro do tumor, as bactérias encontram nutrientes abundantes e iniciam sua multiplicação.
No entanto, havia um obstáculo relevante. À medida que se expandem para áreas periféricas do tumor, onde há pequenas concentrações de oxigênio, essas bactérias começam a perder viabilidade. Isso limita a capacidade de eliminar completamente as células cancerígenas.
Para superar essa barreira, os cientistas introduziram um gene de tolerância ao oxigênio proveniente de uma bactéria relacionada. Essa modificação aumentou a resistência das células bacterianas, permitindo que sobrevivam por mais tempo em regiões menos hipóxicas do tumor.
Controle molecular com quorum sensing
Modificar a bactéria era apenas parte do desafio. Era fundamental evitar que ela sobrevivesse em ambientes ricos em oxigênio, como a corrente sanguínea, o que poderia representar risco ao paciente. Para isso, a equipe utilizou um mecanismo natural chamado quorum sensing, ou detecção de quórum.
Esse sistema funciona como uma forma de comunicação química entre bactérias. À medida que sua densidade aumenta, sinais moleculares se acumulam. Quando atingem determinado limiar, ativam genes específicos.
No estudo publicado na revista científica ACS Synthetic Biology, intitulado Construction and functional characterization of a heterologous quorum sensing circuit in Clostridium sporogenes, liderado por Sara Sadr e publicado em 2025 (DOI: 10.1021/acssynbio.5c00628), os pesquisadores demonstraram a construção de um circuito genético programável capaz de ativar funções específicas apenas quando a população bacteriana dentro do tumor alcança densidade suficiente.
Para validar o sistema, as bactérias foram programadas para produzir uma proteína fluorescente verde, permitindo confirmar que a ativação ocorria no momento correto. Esse experimento comprovou que é possível integrar biologia sintética e engenharia genética para criar circuitos celulares com comportamento previsível.
Circuitos de DNA como engenharia terapêutica
A estratégia utiliza princípios da biologia sintética, área que projeta circuitos moleculares semelhantes a sistemas elétricos, porém formados por sequências de DNA. Cada segmento genético desempenha uma função específica, e a combinação organizada permite respostas controladas ao ambiente tumoral.
O próximo passo será combinar o gene de resistência ao oxigênio com o sistema de quorum sensing em uma única bactéria e testá-la em ensaios pré-clínicos contra tumores. Caso os resultados sejam positivos, essa abordagem poderá representar um novo paradigma em terapias oncológicas.
Novos caminhos terapêuticos contra o câncer
O uso de microrganismos como ferramentas terapêuticas amplia as possibilidades da medicina personalizada. Diferentemente de tratamentos convencionais que atingem tecidos saudáveis, essa estratégia explora vulnerabilidades específicas do tumor.
Embora ainda em fase experimental, a tecnologia demonstra como a integração entre engenharia, matemática aplicada e ciências biológicas pode gerar soluções inovadoras. Se confirmada em estudos clínicos futuros, a terapia bacteriana poderá se tornar uma aliada poderosa no combate ao câncer, atuando exatamente onde o tumor é mais frágil.
