Produtos químicos produzidos por incêndios mostram potencial para aumentar o risco de câncer

Simulações revelam a afinidade dos PAHs para se ligarem ao DNA – e evitarem o reparo – em estudo co-liderado pelo bombeiro do condado

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Simulações revelam a afinidade dos PAHs para se ligarem ao DNA – e evitarem o reparo – em estudo co-liderado pelo bombeiro do condado

Principais conclusões

• Durante um incêndio, produtos químicos chamados hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, ou PAHs, são liberados no meio ambiente, expondo todos, desde bombeiros até grelhadores de quintal. Alguns PAHs foram oficialmente identificados como potencialmente causadores de câncer e apenas um é considerado cancerígeno.
• A experiência profissional de campo do professor adjunto de química da UCLA – e bombeiro em tempo integral do Corpo de Bombeiros do Condado de Los Angeles – Derek Urwin ajudou a concentrar as investigações sobre como os PAHs interagem com uma sequência de DNA que sofre mutação em um terço de todos os cânceres humanos.
• Urwin e os seus colegas da UCLA usaram simulações moleculares para mostrar que seis PAH têm maior probabilidade do que o agente cancerígeno conhecido de se fixarem num ponto quente mutacional no genoma ligado ao cancro e de escaparem a um mecanismo crucial para reparar lesões de ADN.

Derek Urwin tem uma participação especial em seu trabalho como pesquisador de controle do câncer. Após a graduação em matemática aplicada na UCLA, tornou-se bombeiro. Sua inspiração para iniciar uma segunda carreira como cientista foi a perda de seu irmão, Isaac, que morreu de leucemia com apenas 33 anos, apesar de não ter histórico de câncer na família. Trabalhando com Anastassia Alexandrova, professora de química e bioquímica na UCLA College, obteve seu doutorado.

Urwin é agora professor adjunto de química da UCLA – e ainda bombeiro em tempo integral no Corpo de Bombeiros do Condado de Los Angeles. Numa publicação recente, a sua ciência lançou uma nova luz sobre as bases químicas das exposições que podem levar ao cancro.

Quando substâncias orgânicas queimam, a fumaça carrega compostos conhecidos como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, ou PAHs. Os PAHs podem entrar no corpo através da respiração, alimentação, bebida e contato com a pele. Como as emissões da indústria e dos automóveis são uma fonte, quase todas as pessoas encontram estes produtos químicos na vida quotidiana. Certos empregos, como o combate a incêndios e a produção de alcatrão de carvão, expõem os trabalhadores a doses concentradas de HAP – os mesmos empregos que tendem a estar associados a um risco aumentado de cancro.

Na verdade, a Agência Internacional de Investigação sobre o Cancro listou muitos PAH como prováveis ​​ou possíveis agentes cancerígenos. Apenas um entre esses milhares de produtos químicos, o benzo[a]pireno (B[a]P), é classificado como um conhecido agente cancerígeno em humanos.

Um estudo realizado por Urwin, Alexandrova e Elise Tran, estudante da UCLA, publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences mostra que alguns dos B[a]Os primos químicos do P podem apresentar risco mais sério de câncer. Os cientistas usaram simulações computacionais de interações moleculares para traçar o perfil do que acontece quando cada um dos 15 PAHs se instala em um ponto da hélice do DNA comumente ligado a mutações causadoras de câncer. Em comparação com o carcinógeno conhecido, seis dos PAHs mostraram maior afinidade para ligação ao hotspot mutacional. Esses seis produtos químicos também tinham maior probabilidade de evitar a detecção por um mecanismo crucial para reparar lesões de DNA.

Além da nova visão sobre a toxicidade relativa dos PAH, a investigação pode oferecer uma forma mais rápida de filtrar produtos químicos potencialmente perigosos e identificar quais são os mais arriscados para a saúde humana. Tais descobertas poderiam informar não apenas estudos laboratoriais e populacionais, mas também políticas públicas.

“Esperamos que a nossa estratégia possa acelerar o processo de estudo destes produtos químicos”, disse Urwin, o primeiro autor do estudo. “Em vez de lançar uma rede ampla, isto poderia mostrar exatamente onde devemos iniciar o processo. Estudos computacionais eficientes, eficazes e precisos podem até melhorar ou acelerar o processo de desenvolvimento de políticas que melhorem a saúde pública e ocupacional.”

Urwin também atua como consultor científico chefe da Associação Internacional de Bombeiros e foi recentemente nomeado para o Conselho de Padrões de Segurança e Saúde Ocupacional da Califórnia.

“O trabalho de Derek como bombeiro tornou esta pesquisa possível”, disse a autora correspondente Alexandrova, que é membro do California NanoSystems Institute da UCLA. “Ele sabe muito bem o que está acontecendo na área, e isso nos permite fazer a conexão com a química e as ferramentas que temos. A experiência da vida real nos ensinou sobre o que fazer.”

O crédito também se deve à intuição de Urwin. O germe da investigação foi a sua observação de que, com base na sua estrutura, vários PAHs pareciam simplesmente caber mais confortavelmente na dupla hélice do ADN do que outros, onde se inserem como uma chave num buraco de fechadura.

Os investigadores basearam-se em pesquisas anteriores nas quais aplicaram uma técnica algébrica avançada para modelar com precisão as interações atômicas dos PAHs. Eles compararam quão fortemente B[a]P e 14 outros PAHs ligam-se a uma sequência de DNA que sofre mutação em um terço de todos os cânceres humanos.

A equipe planeja aplicar seu método computacional a outros pontos genéticos relacionados ao câncer, bem como a mais PAHs e outros compostos, incluindo os “produtos químicos eternos” conhecidos como PFAS.

Com conexões com o mundo do combate a incêndios e da ciência, Urwin também aprecia a oportunidade de pesquisa participativa baseada na comunidade. Nesse modelo, as pessoas estudadas ajudam a moldar as perguntas feitas, o desenho e a execução da pesquisa e a divulgação das informações resultantes às pessoas afetadas de uma forma que elas entendam.

“Os meus colegas bombeiros têm sido historicamente mal atendidos pela comunidade científica, não por desdém, mas porque é complicado conduzir pesquisas no meio de operações de serviços de emergência”, disse Urwin. “Estando em ambas as áreas, quero dar acesso aos cientistas, para que a sua investigação possa criar um impacto positivo na saúde da comunidade dos bombeiros. A ciência deve tornar o mundo melhor para as pessoas, sejam bombeiros ou qualquer outra pessoa. ”

O professor adjunto e bombeiro Derek Urwin está usando seu conhecimento de química para melhorar a saúde e a segurança dos bombeiros. sobre a motivação de Urwin para reduzir as taxas de câncer nos bombeiros.