Biotec pra galera

O professor de Farmácia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) conversou com o Biotec pra Galera sobre, entre outros temas, a função dos biofármacos – medicamentos produzidos por meio das técnicas da biotecnologia –, e como eles podem ajudar no combate a vírus, considerando-se a probabilidade de mutação.

ENTREVISTA - Ficha Técnica: Luís Maurício Trambaioli da Rocha e Lima - Formação: Farmacêutico, Mestre e Doutor em Química Biológica pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).
Cargo Atual: Professor Adjunto.

Biotec pra Galera - Como a “forma” de uma proteína que se deposita em nosso organismo ou a “forma” de uma toxina que entra em nosso corpo pode interferir no desenvolvimento de uma doença?

Luís Trambaioli - Proteína é um polímero. Polímeros são arranjos repetidos de algumas ‘peças’ menores, como um cordão de pedrinhas (bolinhas, contas, etc) coloridas em 20 cores, cada uma delas representando um de cada 20 aminoácidos, naturalmente encontrados nas proteínas. O arranjo dessas cores dá uma personalidade ao cordão, assim como a seqüência dos aminoácidos confere uma personalidade à proteína, uma identidade.

Mas a personalidade de uma proteína e sua função não é apenas esse arranjo linear da seqüência dos aminoácidos, como em um cordão. Se fosse apenas isso, uma proteína teria a cada momento uma distribuição espacial como um espaguete na água fervente, como um cordão de contas que assume uma distribuição qualquer cada vez que é solto sobre uma mesa.

Para uma proteína, encontramos um número restrito de possibilidades de arranjos, não apenas num plano 1D (seqüência), 2D (arranjo sobre uma mesa ou como uma rede), mas sim 3D. Ou seja, uma proteína normalmente adota uma estrutura organizada que pode ser descrita pela posição de cada aminoácido no espaço, pelos eixos cartesianos X, Y e Z. Os aminoácidos interagem entre si. Não apenas o primeiro com o segundo, o segundo com o primeiro e o terceiro, e assim sucessivamente. O primeiro pode interagir com o décimo e com o vigésimo, o quinto com o sétimo e o trigésimo e o quadragésimo. Ou seja, cada aminoácido pode interagir com outros aminoácidos que, na seqüência, estão distantes entre si, mas que quando a proteína se enrola – como um novelo de linha ou de lã –, permite que os aminoácidos se esbarrem entre si.

Quando eles se esbarram e esse encontro é favorável, como por exemplo, na atração de uma carga positiva com uma negativa, o encontro resulta em uma interação que é mantida. O conjunto de interações favoráveis que ocorre dentro de uma proteína, entre essa diversidade de aminoácidos que a constitui é chamado de contato “intraproteico”, que resulta na manutenção de uma forma estável da proteína.

Imaginemos a clara de ovo, que é riquíssima em uma proteína chamada albumina. Ou ainda uma carne animal (um bife), ou ainda o leite. Quando esquentamos (processo físico: calor) o ovo ou o bife ou adicionamos vinagre (processo químico: adição de ácido) ao leite, prontamente observamos que eles mudam de forma e textura: ovo cozido, bife frito, leite talhado. As proteínas que se apresentavam em uma forma original mudam de conformação.

Se resfriarmos o ovo cozido, o bife frito, ou neutralizaramos o ácido do leite talhado, as formas originais não retornam. Isto exemplifica que proteínas podem ir de uma forma a outra, e que por vezes – como nesses casos – não é reversível, não volta à forma original.

Ovo e carne são exemplos de organismos vivos. Em um ser humano, em vírus, bactérias, leveduras, plantas e nos demais organismos biológicos, o mesmo fenômeno ocorre. Nossas proteínas normalmente são encontradas em uma forma, uma conformação, um arranjo de sequência e estrutura 3D. Nesta conformação, elas exercem suas funções. Às vezes, essas proteínas encontram pequena ou grande molécula que leva a uma mudança de conformação que não é a mais comum ou também chamada “nativa” (como um indivíduo que é nativo de uma dada região).

Esta nova conformação não-natural (desnaturada) pode ser reconhecida pelo organismo como algo ruim, levando nossas células a destruí-las. Em alguns casos, os organismos não têm habilidade de destruir certas proteínas em conformação desnaturada, o que faz com que ela se deposite como proteína de um leite que talhou e, então, acabe desencadeando algumas doenças.

Claro que isso não significa que não podemos ir à sauna, à praia num dia de sol ou ingerir coisas ácidas, limão ou vinagre! Essas coisas que são do nosso cotidiano são compatíveis conosco. A questão é que, em algumas situações muito particulares, uma dada mudança de conformação pode ocorrer dentro dos organismos por razões diversas que continuam despertando a enorme curiosidade dos cientistas.

Biotec pra Galera - É possível pensar em fármacos que alterem a forma dessas proteínas ou toxinas para impedir ou atenuar uma doença?

Luís - im. Em verdade, essa é normalmente a estratégia que se usa no desenvolvimento de fármacos: elaborar compostos, moléculas, que se liguem, que se encaixem com perfeição numa dada proteína e que impeça ela de se mexer, de executar sua função. E como cada proteína possui uma sequência de aminoácidos e 3D diferente de outras, esse fármaco passa a ser um ligante ‘específico’ para uma proteína.

Para isso, é necessário conhecer a proteína que desejamos atingir com um fármaco, sua seqüência e estrutura. Mas é preciso cuidado, porque algumas outras proteínas podem se parecer com o nosso alvo, e então o ligante pode interagir com ambas, resultando em efeitos indesejáveis, não planejados, que levam um fármaco a não ter sucesso.

Biotec pra Galera - Isso vale também para impedir o processo de replicação viral – é possível pensar em fármacos que alterem a forma do envelope protéico do vírus, por exemplo?

Luís - Também é possível pensar deste modo. Existem fármacos que bloqueiam a produção de mais vírus e infecção de células por inibirem as enzimas virais. Em alguns casos, um único fármaco é necessário para ser efetivo. Em outros, necessita-se de mais de um fármaco para inibir mais de uma enzima ao mesmo tempo, para que seja mais eficaz, mas também porque, às vezes, os vírus têm alta propensão a mutar, e a mutação pode levar a mudança de aminoácidos exatamente onde o fármaco se ligaria, fazendo com que o fármaco não mais se ligue na proteína e, portanto, deixe de ser efetivo.

Como o capsídeo viral (espécie de cápsula que protege e isola o vírus) é constituído de proteínas, pode-se também imaginar fármacos que se encaixem em uma dessas proteínas ou entre elas, impedindo que as proteínas que se juntariam para formar o capsídeo não consigam encontrar o encaixe perfeito e, assim, impedindo o processo de montagem viral.

Mudar a forma do envelope protéico de vírus também é uma estratégia no desenvolvimento de vacinas. Vírus podem ser desnaturados com calor, ácidos, bases, alta pressão, além de outros métodos físicos e químicos, juntos ou separados, que podem desnaturar uma ou mais proteínas dos vírus, fazendo que eles fiquem inativos, mas ainda capazes de estimular nosso sistema imune e, portanto, servindo como vacinas.

Biotec pra Galera - Nas doenças com deposição de proteínas, pode-se atuar com enzimas (proteases) que degradem essa deposição? Isso já é feito?

Luís - Existem duas estratégias principais no desenvolvimento de fármacos para doenças de deposição protéica como Alzheimer, Parkinson, príons, dentre muitas outras. Uma é amenizar os males já instalados da doença, tratando paliativamente o paciente para os sintomas que ele sente.

Outra é tentar intervir sobre a via de mudança de conformação e deposição protéica. Nesta estratégia, existem duas abordagens principais: impedir que as proteínas continuem se agregando ou desfazer os agregados protéicos já formados para que as enzimas do organismo degradem esse excesso de proteína.

A mudança de conformação de proteínas de sua forma nativa para a forma desnaturada (não-nativa) ocorre por passagem em diversas etapas. As proteínas podem passar por um ou mais estágios intermediários entre o nativo e o desnaturado. Muitas das vezes, aquele estágio final, desnaturado, agregado, depositado, é em verdade o menos tóxico para o organismo, enquanto a conformação intermediária é mais tóxica para a célula. Quando isso começou a ser observado entre os cientistas, passou-se a acreditar que o estado agregado é, em verdade, uma forma do organismo se livrar daquela proteína que ele não consegue degradar e jogar fora.

Deste modo, qual seria a melhor estratégia? Desfazer os agregados existentes gerando aquelas conformações intermediárias e tóxicas ou impedir a continuação da formação dos agregados? Esse é um dos dilemas que a ciência atravessa hoje. Acredita-se que impedir a agregação seja excelente, mas desfazer os agregados já formados sem permitir que aqueles intermediários tóxicos se formem também soa interessante. A questão é: como fazê-lo?!

Biotec pra Galera - Vários causadores de doença (como tuberculose e malária, por exemplo) precisam entrar na célula do hospedeiro para se multiplicar e gerar a doença. Os fármacos podem agir nessa interação entre parasita e hospedeiro, impedindo que as nossas células se liguem ao agente causador das doenças?

Luís - Para que ocorra ligação de parasita ao hospedeiro tem que haver interação entre as proteínas dos dois. E da mesma forma que pudemos pensar no bloqueio da montagem de capsídeos virais por meio de fármacos, é também possível pensar em bloquear a interação entre hospedeiro e invasor.

O mais importante, entretanto, é que o alvo para o qual o fármaco está sendo planejado seja validado, ou seja, que se tenha certeza de que o bloqueio de tal alvo leve de fato ao efeito desejado de melhorias, de evitar a doença ou melhorar o estado de saúde dos pacientes. Como escolher uma única proteína entre milhares que o parasita possui? Temos que considerar que eventualmente o hospedeiro possa ter uma proteína parecida e que o fármaco venha a atacar o hospedeiro também! E isso, certamente, não é desejado.

A área de desenvolvimento de fármacos e biofármacos é, no fim, uma “arquitetura”, uma “engenharia”. Engenheiros e arquitetos usam suas pranchetas, réguas e programas para desenhar objetos como cadeira, carros, casas, espaçonaves e estádios – como o “ninho do pássaro”, das Olimpíadas de Pequim. Requer medida, precisão, considerar maleabilidade e rigidez de material e terreno e influência do meio externo (atrito, calor, frio, maresia).

Os cientistas que desenvolvem fármacos, no fim, são profissionais que constroem as estruturas em escala nanométrica (bilionésimo do metro), tendo por base a arquitetura e a engenharia associadas à química, à física, à biologia, à estrutura 3D da molécula-alvo. Eles têm que entender também de dinâmica da molécula para qual está sendo desenhado o fármaco. Precisa ainda conhecer a trajetória que esse fármaco irá percorrer, onde será possível se ligar, o efeito do meio no qual ela está circulando (acidez, basicidade, salinidade) sobre sua estrutura química e a interação com a proteína-alvo. É de fato um processo bastante complexo, e por isso é tão difícil se obter um fármaco que seja efetivo e seguro.

Biotec pra Galera - As doenças autoimunes, em que o organismo reconhece partes suas como sendo “estranhas” e acaba atacando-as, podem ser combatidas com fármacos que alterem a “forma” dos anticorpos e, assim, o corpo não consegue mais se autoagredir?

Luís - Fármacos pequenos que consigam aprisionar os anticorpos - protéicos – numa conformação especial é algo realmente desafiador. Acho que ainda não estamos num momento da ciência que se tenha chegado a tal capacidade. Por outro lado, os biofármacos, as biomacromoléculas com finalidade de uso terapêutico são os prováveis candidatos a desempenharem esse papel, de mimetizar e driblar com grande especificidade, eficácia e segurança o sistema imune.

Em verdade, muito além do sistema imune, os biofármacos constituem toda uma nova geração, uma nova tendência do setor farmacêutico e biomédico. Hoje, por volta de 50% da economia em fármacos e medicamentos representa biofármacos. Estamos numa era em que possuímos um grande domínio sobre as biomacromoléculas. Falar em fármacos atualmente não é como há 20 ou 30 anos, quando se pensava em moléculas pequeninas.

Hoje, falamos de proteínas, ácidos nucléicos, polímeros de açúcar (oligosacarídeos como heparina) como fármacos, e que podem ser desenhados, planejados e manipulados com uma maestria fantástica. Imunoterápicos, hemoterápicos, proteínas recombinantes, terapia gênica, terapia celular e tecidual, farmacogenômica, proteômica, metabolômica são termos que ouviremos com freqüência cada vez maior.

Existem companhias que já falam em fazer, em 2009, seqüenciamento de genoma humano de um indivíduo em menos de um mês, com a simplicidade e agilidade próxima de quando vamos ao laboratório de análises clínicas fazer um exame de sangue, de colesterol. Exame do pezinho talvez venha a ser um seqüenciamento completo do genoma do bebê. Estamos em uma era, da biotecnologia, não só do biodiesel, mas também da biotecnologia farmacêutica. E o Brasil está crescendo bastante nesta área.