Nano wonders and risks / Nanomaravilhas, e riscos

Nanopartículas podem danificar DNA à distância, sugere um estudo.

Testes em laboratório mostram que nanopartículas metálicas podem afetar o DNA sem sequer entrar em contato com ele – embora os resultados sejam difíceis de extrapolar para o corpo humano.

Doses de nanopartículas usadas no estudo eram mais altas do que qualquer coisa a que um humano pudesse ser exposto.

Nanopartículas de metal podem danificar o DNA dentro das células mesmo sem haver contato direto entre eles, descobriram cientistas. A descoberta permite uma visão de como as partículas podem exercer influência dentro do corpo, e indica novas maneiras de veicular tratamentos médicos.

O trabalho preliminar também levanta questões sobre a segurança das nanopartículas - que são um um milionésimo de vezes menores que a largura ou diâmetro de fio de cabelo humano, e usadas em tudo, de paineís solares a eletrônicos – embora os pesquisadores ressaltem que as doses usadas no estudo eram mais altas que qualuqer coisas a que as pessoas poderiam ser expostas.

Disseram, també, ser difícil extrapolar os resultados dos testes laboratoriais para o corpo humano.

Nas experiências, cientistas da Universidade de Bristol fizeram crescer uma camada de células e expuseram um de seus lados a nanopartículas de cromo-cobalto.No outro lado desa barreira celular havia células humanas chamadas fibroblastos. Embora as nanopartículas nunca tenha cruzado a barreiras, elas conseguiram danificar o DNA dos fibroblastos através de uma série de sinais biológicos nas células intervenientes.

"Nós imaginamos a possibilidade que, de alguma maneira, o material havia causado uma modificação na camada celular superior, e talvez havia algum tipo de camada celular superior, e talvez haja algum tipo de sinalização trafegando da camada superior, para a do meio, e para a inferior," diz Patrick Case Universidade de Bristol, que liderou os trabalhos.

A equipe de Case descobriu que o DNA nos fibrolastos tinha cerca de 10 vezes mais danos, em termos de fracionamento do material genético, comparado com condições controladas. Danos no DNA podem causar várias doenças, como câncer, mas Case disse que as mudanças observadas em suas experiências não o fizeram crer que os fibroblastos se tenham tornado cancerosos.

A equipe de pesquisas expôs deliberadamente a barreira celular em suas experiências a uma dose de nanopartículas milhares de vezes mais alta do que qualquer outra que pudesse ocorrer naturalmente.

"Nós usamos altas doses delas porque queríamos ter certeza de que a dose que usaríamos iria danificar as células, se a elas fossem expostas.

Quando verificamos os danos no outro lado da barreira, para nossa surpresa, nós não só verificamos danos no outro lado da barreira, como notamos tanto estrago como se não tivéssemos barreira nenhuma e houvéssemos posto o material em contato com as células embaixo."

Os resultados foram publicados na revista Nature Nanotechnology.

Ashley Blom, chefe de cirurgia ortopédica da Universidade de Bristol, disse: "Esse trabalho levantou algumas interessantes questões e nos deu um idéia sobre como barreiras no organismo podem funcionar. O corpo tem várias delas, como a hemato-encefálica, a placentária, a pele, o forro do intestino, – e pode ser que este mecanismo funcione em alguma dessas barreiras.

"O problema é quando se começa a traduzir o trabalho de laboratório em trabalho clínico. Nunca funciona no corpo humano como nos experimentos de laboratório.

Ele diz que o corpo humano pode conter outras barreiras e mecanismos que os cientistas ainda não compreendem e que podem contrabalançar ou reforçar o mecanismo descoberto por Case.

"Então, sou cuidadoso ao extrapolar isso para o corpo humano. mas, se as barreiras do corpo humano funcionarem dessa forma, a primeira e mais excitante questão é, podemos levar novas terapias atrav´s de barreiras sem ter de cruzá-las?

Iso significaria que uma condição que afeta o cérebro poderia ser tratada com algo que não cruza a barreira hemato-encefálica e não entra em contato com o cérebro. "Há maravilhosas implicações para tratamentos com o uso da nanotecnologia."

A pesquisa também tem implicações sobre nanopartículas naturalmente presentes no corpo humano, que poeriam agir através de membranas para disparar doenças. "talvez pequenas partículas como príons e vírus possam utilizar alguns desses mecanismos," diz Blom.

Nanoparticles could damage DNA at a distance, study suggests

Lab tests show that metal nanoparticles can affect DNA without actually coming into contact with it – though the results are difficult to extrapolate to the human body.

Doses of nanoparticles used in the study were higher than anything a human might be exposed to.

Nanoparticles of metal can damage the DNA inside cells even if there is no direct contact between them, scientists have found. The discovery provides an insight into how the particles might exert their influence inside the body and points to possible new ways to deliver medical treatments.

The preliminary work also raises questions about the safety of nanoparticles – which are a thousand times smaller than the width of a human hair and used in everything from sunscreens to electronics – though the researchers point out that the doses they used in their study were higher than anything a person might come into contact with.

They also said it was difficult to extrapolate results from their laboratory tests to the human body.

In the experiment, scientists from the University of Bristol grew a layer of cells and exposed one side to cobalt-chromium nanoparticles. On the other side of this cellular barrier were human cells called fibroblasts. Though the nanoparticles never crossed the cellular barrier, they managed to damage the DNA of the fibrolasts via a cascade of biological signals in the intervening cells.

"We imagined a possibility that, in some way, that material had caused a change in the top cell layer and maybe there's some sort of signalling going on from the top cell to the middle cell to the bottom cell," said Patrick Case of the University of Bristol, who led the work.

Case's team found that the DNA in the fibrolasts had around 10 times as much damage, in terms of breaks in the genetic material, compared with control conditions. DNA damage can lead to various diseases, including cancer, but Case said the changes observed in his experiments did not lead him to believe the fibrolasts were becoming cancerous.

The research team deliberately exposed the barrier cells in their experiment to a dose of nanoparticles thousands of times higher than anything that would occur naturally. "We used high doses of them because we wanted to make sure that the dose we used would cause damage to cells if the cells were exposed. When we measured the damage on the other side of the barrier, to our great surprise, not only did we see damage on the other side of the barrier but we saw as much damage as if we'd not had the barrier at all and had put the materials in contact with the cells underneath."

The results were published yesterday in the journal Nature Nanotechnology. Ashley Blom, head of orthopaedic surgery at the University of Bristol, said: "This work has raised some really interesting questions and given us insight into how barriers in the body might work. The body has lots of different barriers – blood-brain barrier, the skin, the lining of the gut , the placenta – and it may be that this mechanism works in some of these barriers.

"The problem is when you start translating lab work into clinical work. It never works out in the human body like it does in lab-based experiments."

He said that the human body may contain other barriers and mechanisms that scientists still do not understand and which may counteract or enhance the mechanism found by Case. "So I'm cautious in extrapolating this to the human body. But if barriers in the human body do work in this way, the first exciting thing is, can we deliver novel therapies across barriers without having to cross them?"

This would mean that a condition that affects the brain could be treated with something that does not cross the blood-brain barrier and does not come into contact with the brain. "There are wonderful implications for treatments using nanotechnology."

The research also has implications for natural nanoparticles already in human bodies, which might act across membranes to trigger diseases. "Maybe small particles like prions and viruses may utilise some of these mechanisms," said Blom.