Legenda da imagem: Com 200 nanolitros por gota, podem ser conduzidas até 1.000 experiências num único chip. O tamanho e o número podem ser ainda personalizados. (Foto: Liana Bauer, KIT)

A fase inicial de descoberta de fármacos pode tornar‑se mais rápida e acessível graças a uma plataforma de nanogotas desenvolvida no Karlsruhe Institute of Technology (KIT). A equipa do Departamento de Materiais Biofuncionais, liderada por Pavel A. Levkin no Institute of Biological and Chemical Systems (IBCS), miniaturizou o processo para volumes de 200 nanolitros por gota, com apenas 300 células por ensaio, permitindo sintetizar, testar e caracterizar milhares de compostos no mesmo chip. Os resultados foram publicados na revista Angewandte Chemie (DOI: 10.1002/anie.202507586).

A tecnologia integra, numa única sequência de trabalho, etapas que tradicionalmente exigem infraestruturas de alto débito e recursos elevados: síntese de moléculas, ensaios celulares e análise química. Segundo Pavel Levkin, esta abordagem, designada “direct‑to‑biology”, evita preparações intermédias e reduz substancialmente o tempo e o consumo de reagentes ao deslocar os ensaios do patamar microlítico para o nanolítico.

Como prova de conceito, os investigadores focaram‑se em inibidores de MEK, uma família de compostos que bloqueia uma enzima envolvida em vários cancros, incluindo o cutâneo e o colorretal. Partindo da estrutura do mirdametinib — um inibidor de MEK já utilizado no tratamento de tumores raros inoperáveis — foi construída, em sete dias, uma biblioteca de 325 candidatos. Em testes celulares, 46 mostraram atividade equiparável à do mirdametinib.

A avaliação biológica recorreu a células vivas da linha HT‑29, sensível à inibição de MEK. Para caracterização química e mapeamento espacial dos produtos no próprio chip, a equipa utilizou imagem por espectrometria de massa com dessorção/ionização por laser assistida por matriz (MALDI‑MSI). Esta análise foi realizada em colaboração com o grupo de Carsten Hopf, no Center for Mass Spectrometry and Optical Spectroscopy (CeMOS) da TH Mannheim. No total, foram analisadas em triplicado as 325 sínteses, correspondendo a 975 amostras individuais diretamente na matriz de nanogotas.

A plataforma, ao combinar síntese, triagem e análise no mesmo suporte, procura democratizar a descoberta de fármacos, tradicionalmente dominada por grandes empresas devido ao custo, duração e consumo de materiais de processos de alto débito. A miniaturização em cerca de mil vezes, aliada ao fluxo “direct‑to‑biology”, sustenta a possibilidade de laboratórios académicos e pequenas biotecnológicas conduzirem programas iniciais de descoberta com menos recursos, mantendo a robustez analítica necessária.

Referência: Maximilian Seifermann, Julius Höpfner, Liana Bauer, Divya Varadharajan, Stefan Schmidt, Björn Fröhlich, Benjamin Wellenhofer, Charlotte Luchena, Carsten Hopf, Anna A. Popova, Pavel A. Levkin: Nanodroplet Array Platform for Integrated Synthesis and Screening of MEK Inhibitors: a Miniaturized Approach to Early Drug Discovery. Angewandte Chemie, 2025. DOI: 10.1002/anie.202507586

NR/HN/AlphaGalileo