Nobel de química alerta para um dos mais graves problemas da medicina moderna

Em seminário on-line promovido pela Aciesp, a cientista israelense Ada Yonath conta como o estudo do ribossomo – a fábrica de proteínas das células – pode ajudar a combater a resistência bacteriana a antibióticos

Karina Toledo | Agência FAPESP – Neste momento em que as atenções da ciência se voltam ao combate do vírus responsável pela maior crise sanitária dos últimos 100 anos, a vencedora do Nobel de Química Ada Yonath chama a atenção da sociedade para outro problema que considera um dos mais graves da medicina moderna: a resistência bacteriana a antibióticos.

Segundo a cientista israelense, caso nada seja feito para mudar o rumo da medicina, devemos em breve regredir à era pré-antibióticos, quando doenças causadas por parasitas e infecções como pneumonia eram quase impossíveis de serem tratadas e frequentemente resultavam em mortes.

“Estamos prestes a entrar no que a Organização Mundial de Saúde chama de era pós-antibióticos. O Banco Mundial estima que mais de 3,8% da economia global será perdida até 2050 em decorrência da resistência microbiana”, afirmou a pesquisadora durante o seminário on-line From Basic Science to Modern Medicine, realizado no dia 25 de junho pela Academia de Ciências do Estado de São Paulo (Aciesp).

Nascida em Jerusalém, em 1939, Yonath concluiu seu doutorado em cristalografia de raios X em 1968 no Instituto Weizmann de Ciências, onde atualmente dirige o Centro Milton A. Kimmelman de Estrutura Biomolecular. Em 2009, recebeu o Prêmio Nobel de Química ao lado dos cientistas Venkatraman Ramakrishnan e Thomas Steitz pelo mapeamento da estrutura do ribossomo, a organela conhecida como a “fábrica de proteínas” da célula.

Foi a primeira mulher do Oriente Médio a ser laureada com o Nobel em ciências, a quarta a ganhar o Nobel de Química e a primeira a receber este prêmio desde 1964. Também recebeu o Prêmio L’Oréal-Unesco para Mulheres na Ciência e muitas outras premiações, mas o título que considera mais importante é o de “Vovó do Ano”.

Ao longo de sua apresentação on-line, Yonath enfatizou que somente o investimento em ciência básica é capaz de gerar o conhecimento necessário para desenvolver aplicações disruptivas – entre elas fármacos com mecanismo de ação realmente inovador.

“Mirar diretamente uma aplicação às vezes funciona, às vezes não. Mas mesmo quando funciona é de forma muito limitada”, sentenciou a pesquisadora logo antes de narrar como suas descobertas sobre a estrutura dos ribossomos ajudaram a aperfeiçoar os antibióticos atualmente disponíveis.

“Proteínas são responsáveis por praticamente todas as funções celulares: estrutural, enzimática, hormonal, transporte e sinalização. A síntese proteica é algo tão importante para as células que mais de 40% dos antibióticos usados na clínica buscam paralisar o ribossomo bacteriano. Uma célula de bactéria pode conter mais de 100 mil ribossomos, enquanto na de mamífero o número está na casa dos milhões”, contou.

Segundo a pesquisadora, a fábrica de proteínas das células é dividida em dois andares. No piso superior chega o RNA mensageiro expresso pelo gene e onde é feita a decodificação. No andar debaixo, chegam os caminhões – os ácidos nucleicos transportadores (tRNA) – trazendo os blocos de construção da proteína, os aminoácidos.

“No piso inferior ocorre o processo de ligação entre os peptídeos e a proteína recém-formada é liberada. Isso era o que se sabia quando comecei minha pesquisa, mas não se sabia como o processo de síntese proteica ocorre em detalhes. Era o que eu tinha interesse em descobrir”, disse.

Como na natureza estrutura e função estão intrinsecamente relacionadas, para entender o funcionamento do ribossomo Yonath decidiu decifrar a estrutura tridimensional da organela por meio de uma técnica conhecida como cristalografia por difração de raios X. A estratégia era transformar ribossomos bacterianos em pequenos cristais e observar como difratam a luz emitida sobre eles. Contudo, na época se acreditava ser impossível cristalizar ribossomos por serem estruturas muito flexíveis, heterogêneas e quimicamente complexas, que se deterioram rapidamente.

Yonath e colegas tiveram a ideia de testar o método com ribossomos de bactérias que viviam em condições extremas, como as águas salobras do Mar Morto (Israel) ou o frio congelante do Monte Everest (Nepal). A cientista acreditava que esses microrganismos teriam desenvolvido mecanismos para manter seus ribossomos funcionais mesmo em situações estressantes.

Embora a solução tenha possibilitado a inédita obtenção dos cristais, ainda havia outro obstáculo a ser superado. Mesmo o ribossomo de bactérias acostumadas a situações extremas não resistia à radiação e se deteriorava rapidamente durante o experimento. Yonath então propôs que o dano à organela poderia ser retardado se a temperatura ambiente fosse reduzida a -195^o C, o que diminuiria a movimentação dos átomos. E assim surgiu o método hoje conhecido como criobiocristalografia.

“Ninguém na época acreditou que daria certo, nem mesmo eu acreditava muito. Eles riram, mas funcionou”, contou.

E assim foi possível obter as primeiras imagens em alta resolução da estrutura tridimensional das duas subunidades do ribossomo bacteriano, trabalho que foi publicado entre os anos de 2000 e 2001. Posteriormente, o grupo israelense mostrou que bactérias benéficas e patogênicas apresentam ribossomos muito semelhantes e identificou os chamados “locais funcionais” da organela, tanto aqueles já atacados pelos antibióticos existentes para impedir a síntese proteica como outros que poderiam ser alvos para novos fármacos menos tóxicos e mais eficientes.

Embora a pesquisa básica conduzida por Yonath e por diversos outros pesquisadores tenha gerado conhecimentos úteis para o desenvolvimento de antibióticos inovadores – e capazes de poupar a microbiota benéfica do corpo humano, matando somente bactérias patogênicas –, pouco avanço foi alcançado pelas grandes farmacêuticas desde os anos 1980.

Se por um lado a resistência bacteriana cresce de forma sustentada ano após ano, afirma Yonath, tem diminuído o número de novos antibióticos aprovados e a maioria dos lançamentos recentes corresponde a pequenas modificações químicas em compostos já conhecidos. “Buscar algo realmente diferente e novo dificilmente é feito no mundo hoje em dia”, lamentou.

“Este é um problema global e vou lhes dar alguns números. Nos Estados Unidos, 2 milhões de pessoas morrem por ano de doenças infecciosas. Na Europa, entre 2002 e 2014, a resistência bacteriana causou 33 mil mortes anuais em média e um custo de €1,6 bilhão com atendimento médico somado à perda de produtividade. No mesmo período, dobrou o consumo de antibióticos específicos. Esses números são realmente assustadores para mim”, disse.

Para Yonath, bactérias são seres inteligentes e com grande desejo de viver. Por esse motivo, a pesquisadora considera impossível parar totalmente o problema da resistência a antibióticos. “Mas podemos minimizar esse problema. E é isso que tenho tentado fazer com meu trabalho ao longo dos anos”, afirmou.

O seminário apresentado por Yonath foi o primeiro de uma série lançada pela Aciesp, como explicou na abertura a presidente da entidade Vanderlan Bolzani, professora do Instituto de Química da Universidade Estadual Paulista (IQ-Unesp), membro do Conselho Superior da FAPESP e da coordenação do Programa BIOTA-FAPESP.

“Nosso sonho é promover em São Paulo, a cada dois anos, uma escola avançada de ciência para dar oportunidade para jovens pesquisadores de toda a América Latina de interagir com vencedores do Nobel. Uma iniciativa inspirada na Lidau Nobel Laureate Meeting”, contou Bolzani.

Também participaram do evento o vice-presidente da Aciesp, Paulo Artaxo, professor do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP) e membro da coordenação do Programa FAPESP de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas Globais, e o diretor executivo da Aciesp, Adriano Andricopulo, professor do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP, membro do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Biodiversidade e Produtos Naturais (INCT-BioNat) e coordenador de transferência de tecnologia do Centro de Pesquisa e Inovação em Biodiversidade e Fármacos (CIBFar), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP sediado no IFSC-USP.