Técnica modifica proteína do veneno de cascavel e permite criar fármaco que modula a coagulação sanguínea

Procedimento testado por pesquisadores do Brasil e da Bélgica tornou a molécula mais estável no organismo. Entre as potenciais aplicações estão medicamentos antitrombóticos e curativos cicatrizantes

André Julião | Agência FAPESP – Pesquisadores do Brasil e da Bélgica desenvolveram uma molécula de interesse farmacêutico a partir de uma proteína encontrada no veneno da cascavel, a PEG-collineína-1. Ao aplicarem uma técnica que a torna mais estável no organismo e resistente ao sistema imune, os cientistas obtiveram um potencial novo fármaco capaz de modular a coagulação sanguínea.

Resultados da pesquisa foram publicados recentemente no International Journal of Biological Macromolecules.

“A técnica tem como objetivo manter a PEG-collineína-1 circulante no organismo por mais tempo, o que pode reduzir o intervalo entre as administrações caso se torne um medicamento. Além disso, reduz a degradação por componentes do organismo humano e melhora suas propriedades funcionais”, conta Ernesto Lopes Pinheiro Júnior, primeiro autor do artigo.

Atualmente pesquisador na Universidade Católica de Leuven, na Bélgica, Pinheiro-Júnior realizou o trabalho durante seu doutorado na Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (FCFRP-USP), com bolsa da FAPESP.

Chamada de peguilação, a técnica consiste em agregar polietilenoglicol (PEG) à molécula de interesse. Entre outras propriedades, o PEG diminui a interação com o sistema imune, além de impedir a formação de agregados que diminuem a atividade da molécula pelo organismo.

“A peguilação é bastante comum na indústria farmacêutica. Há 19 medicamentos que utilizam a técnica já aprovados. Essa é a primeira vez, porém, que o método foi usado em uma toxina animal, na sua forma recombinante [produzida em laboratório por um fungo geneticamente modificado]”, diz Eliane Candiani Arantes, professora da FCFRP-USP e orientadora do estudo.

A pesquisadora coordena o projeto “Bioprospecção de toxinas animais com interesse biotecnológico a partir de ferramentas ômicas”, apoiado pela FAPESP.

Veneno e remédio

Obtida da peçonha de uma subespécie de cascavel, Crotalus durissus collilineatus, a collineína-1 consome o fibrinogênio, composto presente no sangue responsável pela coagulação.

No veneno da cascavel, ajuda a causar a hemorragia em quem é picado pela serpente. Isolada e administrada em pequenas doses, porém, pode impedir a formação de trombos que causam o acidente vascular cerebral (AVC), por exemplo.

Quando utilizada em aplicações tópicas (diretamente na pele), a collineína-1 pode ter efeito contrário, coagulando o sangue em feridas de difícil cicatrização. Por isso, também tem grande potencial para uso em curativos.

Obter a molécula em quantidade suficiente diretamente da cascavel, porém, dependeria de manter um grande serpentário, com profissionais qualificados para extrair a peçonha. Mas, em trabalhos anteriores, o grupo já havia solucionado esse problema.

Ainda durante o mestrado na Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Johara Boldrini-França, coautora do estudo, conseguiu clonar o gene produtor da collineína-1. Posteriormente, criou uma versão da levedura Pichia pastoris que carrega o gene da serpente que codifica a proteína.

Também coordenado por Arantes, o estudo de Boldrini-França continuou durante o doutorado e o pós-doutorado na FCFRP-USP.

“Essa estratégia é bastante utilizada na indústria farmacêutica. Parte da insulina produzida hoje, por exemplo, é a partir de leveduras que produzem essa proteína humana”, afirma Boldrini-França, que atualmente realiza pós-doutorado na Universidade de Vila Velha (UVV), no Espírito Santo.

Além de não depender da extração de peçonha de serpentes, as vantagens incluem a facilidade de manipulação do microrganismo em laboratório, o baixo custo e a produção em escala, que pode ser feita em biorreatores.

Câncer

Durante estágio de pós-doutorado na Universidade Católica de Leuven, na Bélgica, sob supervisão do professor Jan Tytgat, Boldrini-França resolveu testar a proteína recombinante – como é chamada a versão produzida pela levedura – em estruturas presentes em diversos tipos de tumores.

“Era algo improvável de dar certo, uma vez que a collineína-1 é considerada uma proteína grande e costumamos testar moléculas menores nos chamados canais iônicos, que são os alvos de alguns medicamentos contra o câncer”, relata Arantes.

Para a surpresa do grupo, a proteína recombinante agiu sobre um determinado tipo de canal para potássio presente em uma linhagem de tumor de mama, reduzindo a sua viabilidade sem afetar tecidos saudáveis. O trabalho foi publicado no ano passado na revista Scientific Reports.

Quando usada a versão peguilada da molécula, porém, não houve atividade anticancerígena. “A propriedade antitumoral não depende da atividade enzimática da molécula, apenas do tamanho dela, que bloqueia o canal para potássio. Com a peguilação, porém, ela ficou grande demais e não se encaixou nesse alvo”, diz Boldrini-França.

“Em muitos casos, a peguilação é capaz de levar uma molécula da bancada do laboratório para a indústria. É o que pretendemos agora”, encerra Pinheiro-Junior.

O trabalho integra outros dois projetos apoiados pela FAPESP (11/23236-4, 15/17286-0), além de bolsa de doutorado e pós-doutorado.

O artigo Towards toxin PEGylation: The example of rCollinein-1, a snake venom thrombin-like enzyme, as a PEGylated biopharmaceutical prototype pode ser lido em: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813021019164.