Teias de laboratório: Cientistas brasileiros produzem fibras sintéticas que mimetizam os fios de aranhas

Teia de aranha: resistência e elasticidade transferidas para um biopolímero feito de proteínas - 

© LÉO RAMOS

Nas telas de cinema e nas histórias em quadrinhos, o super-herói se desloca pela metrópole pendurado em resistentes fios de seda, que também são usados para imobilizar os vilões que ameaçam a cidade. No que depender de um grupo de pesquisadores brasileiros, liderado por Elíbio Rech, pesquisador da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, de Brasília, dentro de alguns anos a ficção poderá, com certas adaptações, tornar-se realidade. Rech está à frente de uma equipe cujo objetivo é fabricar fibras sintéticas inspiradas nas teias de aranha da biodiversidade brasileira. Esse biopolímero artificial, cujo processo de fabricação em escala laboratorial já é plenamente dominado, poderá ser usado como matéria-prima para a fabricação de vasta quantidade de produtos, entre eles fios biodegradáveis para sutura cirúrgica, coletes à prova de balas mais leves do que os atuais, para-choques de automóveis flexíveis e até bagageiros e outros componentes plásticos de aviões. Com um pouco de imaginação, os fios sintéticos poderão inclusive dar origem a cordas ultrarresistentes capazes de ter emprego similar ao dado pelo Homem-Aranha, o super-herói da Marvel Comics.

“Esse novo biomaterial, fabricado com auxílio de ferramentas de biotecnologia e engenharia genética, poderá, em tese, ser utilizado para uma infinidade de aplicações que demandam flexibilidade, resistência e biodegradabilidade em um único material”, afirma Elíbio Rech. “Nós já dominamos a tecnologia da produção de fios sintéticos de teias de aranha em laboratório. Nosso desafio agora é definir uma forma econômica, rápida e segura para sua produção em larga escala.” Iniciadas há nove anos, as pesquisas conduzidas por Rech contam com a participação de pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP), do Instituto Butantan e da Universidade de Brasília (UnB), além dos cientistas Randy Lewis, da Universidade de Utah, e David Kaplan, da Universidade Tufts, ambas nos Estados Unidos.

© INFOGRÁFICOS: YURI VASCONCELLOS E ANA PAULA CAMPOS / ILUSTRAÇÃO: ALEXANDRE AFFONSO

 

O interesse em produzir fibras que mimetizam a seda de aranha se dá porque esse material agrega propriedades únicas. Os fios tecidos pelas aranhas são, ao mesmo tempo, resistentes e elásticos – o aço, em comparação, é altamente resistente, mas não é flexível. Feitos de proteínas, são biodegradáveis. Ao fazer a análise molecular desse material, os cientistas brasileiros descobriram que as aranhas da biodiversidade brasileira produzem teias extremamente robustas e flexíveis. “Um cabo da espessura de uma caneta tecido com fios de aranha, por exemplo, poderia ser usado para deslocar um avião grande, tipo Boeing, sem se romper”, conta o pesquisador da Embrapa. “Sabemos que a seda das aranhas tem características de flexibilidade e resistência superiores às de qualquer material existente, inclusive o polímero kevlar, usado para fabricação de coletes à prova de balas”, diz Rech, que é autor de diversos artigos sobre o assunto, o mais recente publicado em dezembro de 2013 na Nature Communications, revista científica do grupo Nature.

 

O estudo publicado revela a complexa organização em escala nanométrica das proteínas contidas nas teias de aranha encontradas no Brasil. É essa organização estrutural que lhes confere resistência e elasticidade. No artigo, escrito em coautoria com o biólogo Luciano Silva, também da Embrapa, é revelada pela primeira vez a nanoestrutura desses fios. “Com auxílio da microscopia de força atômica em alta resolução, os detalhes de cada fibra foram ampliados em até 1 bilhão de vezes, o que nos permitiu diferenciar, por exemplo, as fibras mais elásticas das mais resistentes. O estudo permitiu melhorar e acelerar nosso domínio da produção de fibras sintéticas inspiradas nas teias de aranha”, explica Rech.

Análises moleculares de teias de aranha da biodiversidade brasileira vão contribuir para a produção do biopolímero - © LÉO RAMOS

Biofábricas programadas

 O processo de criação das fibras artificiais envolve o domínio de complexas técnicas de engenharia genética. A primeira etapa para fabricação do biopolímero em laboratório foi a identificação e o isolamento dos genes das glândulas produtoras de seda de cinco espécies de aranha (Nephila clavipes, Argiope aurantia, Nephylengys cruentata, Parawixia bistriata e Avicularia juruensis) de três diferentes biomas brasileiros: mata atlântica, Amazônia e cerrado. Em seguida, os cientistas realizaram análises moleculares, bioquímicas, biofísicas e mecânicas para estudar esses genes e compreender suas funções. A partir dos resultados dessas análises eles construíram sequências sintéticas de DNA para produção de fios com resistência e flexibilidade. Posteriormente, os genes modificados com as novas sequências de DNA foram clonados e introduzidos no genoma de bactérias I, programadas para atuar como biofábricas. Com isso, as bactérias transgênicas E. coli passaram a sintetizar em larga escala as proteínas recombinantes que formam os fios das aranhas, como se fossem fábricas naturais da molécula. O passo seguinte consistiu na extração das proteínas das bactérias. Para isso, a massa de microrganismos foi solubilizada (diluída em meio líquido) e purificada numa coluna de extração, onde ocorreu a separação das proteínas do restante do material.

O desafio final foi transformar as proteínas na fibra em si. Nas aranhas, esse processo é feito por um órgão específico chamado espirineta. É ele que organiza as proteínas na seda que será usada pela aranha para tecer as suas teias. “O que fizemos foi simular esse órgão. Com auxílio de uma seringa especial, que imita a espirineta, produzimos os fios em laboratório a partir das proteínas extraídas das bactérias”, diz o pesquisador. Esse processo foi detalhado em artigo na Nature Protocols, também do grupo Nature, em 2009. O texto foi assinado por Rech, Daniela Bittencourt, da Embrapa, e outros três pesquisadores da Universidade de Wyoming, dos Estados Unidos.

Custo elevado
Segundo Rech, além de resultar em aplicações para vários setores da economia, o fato de os estudos serem baseados em aranhas brasileiras tem outra vantagem: agrega valor à biodiversidade nacional. “A sustentabilidade é um aspecto importante do nosso trabalho. Estudamos a biodiversidade brasileira, empregando a tecnologia de DNA recombinante, como modelo de opção viável para a geração de ‘ativos’ e agregação de valor”, diz ele. “O uso de biologia sintética e engenharia metabólica abre a possibilidade de realizarmos a engenharia de organismos, entre eles bactérias, como reatores para a produção das proteínas associadas à fabricação de teias de aranha em larga escala e a um custo economicamente viável.” Esse é o maior desafio dos cientistas para dar uso comercial às fibras sintéticas e, com elas, fabricar uma grande variedade de produtos.

© INFOGRÁFICOS: YURI VASCONCELLOS E ANA PAULA CAMPOS / ILUSTRAÇÃO: ALEXANDRE AFFONSO

A principal alternativa é descobrir uma “fábrica natural” que sintetize em larga escala as proteínas que dão origem ao fio. A técnica que emprega bactérias tem um problema: o elevado custo do processo. Por isso, Rech está testando a fabricação da proteína em sementes de soja e o grupo de Randy Lewis, da University of Utah, faz o mesmo com leite de cabra. Tanto em um como em outro sistema, a molécula seria extraída ao final do processo e transformada na fibra. “Nossas pesquisas estão em andamento e ainda não é possível estimar quanto tempo será necessário para que o material esteja disponível no mercado”, diz ele.

 

Pesquisas com a mesma finalidade também são conduzidas em outros países. O exército norte-americano, por exemplo, adquiriu há alguns anos um projeto criado por laboratórios canadenses para a fabricação de fios sintéticos de aranha e busca uma forma de escalonar sua produção. O cientista Randy Lewis, parceiro de Rech, está envolvido nessa iniciativa. “Esse projeto vai indo muito bem”, diz o pesquisador da Embrapa. “Mas, até onde sei, nenhum grupo de pesquisa do mundo conseguiu até o momento chegar a uma solução de baixo custo. É isso que estamos perseguindo.”

Artigos científicos
SILVA, L.P. e RECH, E.L. Unravelling the biodiversity of nanoscale signatures of spider silk fibres. Nature Communications. 18 dez. 2013.
Teulé, F. et al. A protocol for the production of recombinant spider silk-like proteins for artificial fiber spinning. Nature Protocols. v. 4, n. 3, p. 341-55. 2009. 

Fonte: Revista Fapesp on line edição 216

Por: YURI VASCONCELOS 

Jogos da reabilitação

© UFSCAR

Movimento das mãos controla personagem na tela e estimula a atividade motora

Para estimular a atividade motora e cognitiva de pessoas com lesões na medula ou no cérebro, pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) desenvolveram aplicativos (programas) para computadores que reconhecem os gestos humanos e possibilitam a interação com jogos e plataformas já conhecidos como Xadrez, Pacman e Google Street View. A ideia é proporcionar, sem o uso de teclado emouse, uma interação com ambientes virtuais de forma lúdica e fisicamente ativa. De acordo com o pesquisador Alexandre Fonseca Brandão, doutorando no Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia (PPGBiotec), da UFSCar, a utilização dos aplicativos colabora também com o combate ao sedentarismo ao provocar uma mudança na interação com os jogos tradicionais. Um exemplo é o aplicativo denominado GestureChair desenvolvido com base em uma versão do jogo Pacman. “O usuário controla o personagem com movimentos manuais rápidos, denominados swipe (para cima, baixo, direita ou esquerda)”, explica Brandão. Para isso, o computador deve estar equipado com um sensor de movimento.“O tratamento de reabilitação facilita e estimula o paciente a reaprender a controlar suas funções lesadas e a obter maior independência, tornando-o capaz de melhorar sua qualidade de vida”, diz. “O GestureChair é direcionado para portadores de paraplegia que compromete a função do tronco e dos membros inferiores, mas não afeta os superiores.”

Fonte: Revista Fapesp on line - edição 213 - novembro de 2013

Cientistas criam 'minicérebro humano' em laboratório

Miniatura de "cérebro humano" desenvolvida em laboratório por cientistas austríacos

 Miniaturas de "cérebros humanos" foram desenvolvidas em laboratório por cientistas austríacos, em um feito que, segundo especialistas, pode transformar nossa compreensão sobre males neurológicos.

As estruturas criadas, que são do tamanho de ervilhas, alcançaram o mesmo nível de desenvolvimento de um feto de nove semanas, mas são incapazes de pensar.

Segundo os cientistas, que são do Instituto de Biotecnologia Molecular da Academia de Ciências Austríaca, elas reproduzem em laboratório algumas das etapas iniciais de desenvolvimento cerebral.

O cérebro humano é uma das estruturas mais complicadas existentes no universo. O estudo, publicado na "Nature", já foi usado para ampliar a compreensão a respeito de doenças raras. 

DESENVOLVIMENTO

Os cientistas usaram células-tronco embrionárias ou células de pele adulta para produzir a parte do embrião que se torna o cérebro e a espinha dorsal --o ectoderma neural.

Essa parte foi colocada em gotículas minúsculas de gel, que permitiram que o tecido crescesse, e em um biorreator giratório, que provê nutrientes e oxigênio.

As células puderam crescer e se organizar em diferentes partes do cérebro, como o córtex e uma versão inicial do hipocampo, bastante ligado à memória em um cérebro adulto plenamente desenvolvido.

Os pesquisadores creem que essa estrutura chega perto --ainda que não perfeitamente-- do desenvolvimento inicial do cérebro fetal.

Os tecidos chegaram a seu tamanho máximo, cerca de 4mm, em dois meses.

Os "minicérebros" sobreviveram por quase um ano, mas não cresceram além disso. Eles não contavam com suprimento de sangue, apenas de tecido cerebral. Ou seja, nutrientes e oxigênio não puderam penetrar na estrutura.

"Nossos organóides servem para modelar o desenvolvimento do cérebro e para estudar qualquer coisa que cause defeitos nesse desenvolvimento", explicou Juergen Knoblich, um dos pesquisadores.

Segundo ele, o objetivo é ampliar o conhecimento a respeito de distúrbios mais comuns, como a esquizofrenia e o autismo, partindo do princípio de que indícios deles podem surgir na fase de desenvolvimento do cérebro.

A técnica também pode ser usada para substituir camundongos em testes de medicamentos e tratamentos. 

'EXTRAORDINÁRIO'

Pesquisadores já haviam conseguido produzir células cerebrais em laboratório, mas a iniciativa austríaca é a que chegou mais perto de criar um cérebro humano.

Por isso, a novidade chamou atenção entre cientistas.

"É surpreendente", disse à BBC Paul Matthews, professor do Imperial College, em Londres. "A noção de que podemos tirar uma célula da pele e tranformá-la - ainda que seja no tamanho de uma ervilha - em algo que se assemelha a um cérebro é simplesmente extraordinária."

Segundo ele, apesar de o minicérebro não estar se comunicando ou pensando, ele "é o tipo de ferramenta que nos ajuda a entender muitos dos principais distúrbios cerebrais".

Pesquisadores já estão usando a descoberta para investigar uma doença chamada microcefalia, cujos portadores têm cérebros menores do que o normal.

Ao criar um minicérebro com células de pacientes de microcefalia, a equipe conseguiu estudar mudanças no desenvolvimento cerebral dessas pessoas. Percebeu, por exemplo, que as células desses pacientes se adiantavam em sua transformação em neurônios. 

QUESTÕES ÉTICAS

Os pesquisadores em Viena não veem, no momento, nenhum dilema ético em seu trabalho, mas Knoblich afirma que não seria "desejável" fazer cérebros muito maiores do que os já desenvolvidos.

Na opinião de Zameel Cader, neurologista consultor no hospital John Radcliffe, em Oxford, a pesquisa ainda não traz problemas éticos.

"(O minicérebro) está longe de ter consciência do mundo exterior", disse à BBC.

Para Martin Coath, da Universidade de Plymouth, "se (o minicérebro) se desenvolve de maneiras que reproduzem as do desenvolvimento do cérebro humano, o potencial para o estudo de doenças é claro. O teste de medicamentos, porém, é mais problemático. A maioria deles age em coisas como humor, percepção, controle do corpo, dor. E esse tecido que simula um cérebro não tem nenhum dessas coisas ainda". 

Fonte: Folha de São Paulo

DA BBC BRASIL

Medicamento anti-HIV é obtido de soja transgênica

Remédio na planta 

O uso milenar de plantas para aliviar doenças ganha outras formas sob o domínio da biotecnologia. Dezenas de experimentos em todo o mundo, em empresas ou instituições acadêmicas, utilizam técnicas de inserção de genes em genomas de plantas que possam codificar enzimas de interesse farmacológico. Assim é possível que o cultivo de soja, milho e batata ou mesmo plantas ornamentais possa no futuro ser usado em larga escala, em versões transgênicas, para a produção de medicamentos. Um exemplo desses experimentos que acontecem no Brasil, na unidade de Recursos Genéticos da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa), em Brasília, é o desenvolvimento de uma variedade de soja com um viricida ou microbicida, capaz de prevenir a contaminação pelo vírus causador da Aids. Com a ajuda da engenharia genética, essa leguminosa está produzindo sementes, em uma estufa na capital federal, com a enzima cianovirina-N que já teve comprovada sua eficácia contra o vírus em testes laboratoriais em estudos pré-clínicos.

Esse tipo de experimento ganhou força em maio de 2012, quando a Food and Drug Administration (FDA), a agência federal norte-americana de regulação de medicamentos e alimentos, aprovou para uso comercial o primeiro fármaco produzido com engenharia genética em células de plantas para seres humanos. O princípio ativo é a proteína taliglucerase alfa, produzida em células de cenoura transgênica para tratamento da doença de Gaucher, uma enfermidade genética e rara provocada pela  falta no organismo da glucocerebrosidase, uma enzima atuante no processamento de glicocerebrosídeos, um tipo de  gordura celular. O paciente tem anemia e aumento do baço e do fígado. O medicamento desenvolvido e produzido pela empresa israelense Protalix, e distribuído em parceria com a  norte-americana Pfizer, foi também aprovado em Israel e no Brasil, pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), em março deste ano, com o nome de Uplyso. O tratamento até agora era feito com outro fármaco em que a proteína é produzida em linhagens de células modificadas de hamsters, num processo biotecnológico que está mais sujeito a contaminações.

A proteína sintetizada na cenoura é similar à produzida pelo próprio organismo humano. No caso da cianovirina a história é diferente. Ela foi isolada na década de 1990 de uma cianobactéria, que leva o nome científico de Nostoc ellipsosporum, em pesquisas do Instituto Nacional de Câncer (NCI, na sigla em inglês) e dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) dos Estados Unidos. As cianobactérias são bactérias azuis e chamadas erroneamente de algas azuis. Pesquisadores dos NIH e da Universidade de Londres, na Inglaterra, idealizaram um gel com a cianovirina para ser aplicado antes das relações sexuais. O princípio ativo inibe a replicação do HIV ao se ligar aos oligossacarídeos (açúcares) do vírus. “A cionovirina-N está no estágio de desenvolvimento pré-clínico, portanto ainda não foi testada em seres humanos”, diz o pesquisador Barry O’Keefe, vice-chefe de biologia molecular do laboratório de alvos moleculares do NCI. Ele liderou um estudo publicado em 2003 que demonstrou a atividade da proteína também contra alguns vírus da gripe (influenza A e B) e participa dos estudos para o desenvolvimento da cianovirina. “Falta um meio comercialmente viável, de baixo custo, de produção em larga escala da cianovirina-N, e as plantas são um bom caminho para esse fim”, diz O’Keefe.

 

Obter a proteína em grande quantidade foi a dificuldade inicial dos pesquisadores norte-americanos logo depois dos estudos laboratoriais que indicaram as atividades contra alguns tipos de vírus. Os NIH tentaram a produção via DNA recombinante, em que o gene codificador da proteína é inserido no genoma de outra bactéria mais fácil de cultivar, a Escherichia coli, para a posterior extração da substância. Mas a produção foi baixa e se mostrou economicamente inviável. A solução encontrada pelo pessoal dos NIH, liderado por O’Keefe, foi procurar o professor Elíbio Rech, da Embrapa, coordenador do grupo brasileiro que havia depositado uma patente no exterior, de uma técnica para inserção de genes em soja, e tinha experiência no desenvolvimento de culturas transgênicas. “Os norte-americanos nos procuraram em 2007 e fizemos a parceria. Eles nos repassaram a sequencia genética codificadora do gene que inserimos no genoma de uma variedade de soja da Embrapa, a 10-16. E deu certo, já temos as sementes das plantas engenheiradas por nós produzindo a cianovirina”, diz Rech. Eles isolaram o princípio ativo da soja. O ensaio viral para a confirmação da ação da cianovirina produzida pela Embrapa foi feito pelo professor Amilcar Tanuri, da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), e também no laboratório de O’Keefe, nos Estados Unidos. E o resultado foi positivo.

O desafio atual é melhorar o processo de extração da proteína, purificando quantidades maiores da cianovirina das sementes de soja. “Nossos resultados apontaram a presença de 10 gramas (g) da proteína por quilo de sementes frescas. Sabemos que não podemos tirar os 100% de fármaco do grão da leguminosa porque é normal que ocorram perdas no processo de purificação. Até agora já atingimos os 20%, ou 2 g, e nossa meta é atingir 50%”, diz Rech. O processo de purificação de proteína é trabalhoso, exige várias fases. No caso da Embrapa, a purificação está sendo realizada com resinas. Conforme o óleo de soja passa por um processo semelhante a uma filtração em que as resinas fazem o papel de filtros, as proteínas contidas na soja vão se dissolvendo, inclusive a cianovirina.

“Nossa intenção é produzir uma quantidade suficiente da proteína para testar o principio ativo em macacas nos Estados Unidos, e posteriormente em seres humanos”, explica Rech. O propósito do trabalho dos NIH, da Universidade de Londres e do Conselho para a Pesquisa Científica e Industrial (Csir Biosciences) da África do Sul, que são grupos que participam da pesquisa, é levar o gel para o continente africano, onde a transmissão de Aids ainda é grande. A produção da cianovirina também está sendo testada em plantas de tabaco na Inglaterra, na Universidade de Londres, e nos Estados Unidos. “No tabaco, o medicamento não está apenas nas sementes, mas se expressa na planta toda. Na África, sob a liderança da pesquisadora Rachel Chikwamba, do Csir, os experimentos também seguem o caminho de produzir a cianovirina em soja e em tabaco, mas ainda não obtiveram sucesso”, diz Rech.

Outra conquista da Embrapa em Brasília foi o desenvolvimento de algumas linhagens de soja transgênica que produzem em suas células o fator IX de coagulação, um componente existente no sangue humano cuja falta é uma das causas da hemofilia, doença genética em que a pessoa sofre problemas na cicatrização e na contenção de hemorragias. Ele é produzido atualmente de plasma sanguíneo, a partir do sangue doado nos hospitais, ou em cultura de células de camundongos por meio da inserção no genoma do roedor do gene que codifica a proteína do fator IX. “Há um gargalo também no desenvolvimento de sistemas de purificação mais eficientes e produtivos”, diz Rech. “Terminamos essa soja com fator IX no ano passado depois de cinco anos, testamos a molécula presente nas sementes e agora repassamos o material para a Fundação Hemocentro de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (USP)], parceira do projeto, para a sequência da fase de purificação da molécula.”

“Recebemos 360 g de soja liofilizada transgênica e já foram feitos os testes que mostram a presença dessa proteína, o fator IX. Agora, como assumi o cargo de professora do Departamento de Genética da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da USP, esses estudos estão sob a coordenação dos professores Dimas Tadeu Covas e Lewis Joel Greene, do Hemocentro de Ribeirão Preto”, diz a bióloga Aparecida Maria Fontes, que era pesquisadora do Hemocentro e parceira na pesquisa. “A produção de fator IX em planta é muito importante porque, além de não se utilizar o material dos bancos de sangue que é escasso, cria-se uma alternativa com outro veículo de produção. Até o momento, a única molécula do fator IX produzida com técnicas biotecnológicas é elaborada em células de hamsters”, diz Aparecida.

Em todas as pesquisas e mesmo em futuras plantações de soja transgênica, que vão produzir medicamentos, são levadas em conta várias iniciativas de biossegurança. “As plantas são produzidas sob contenção, em casas de vegetação [estufas] totalmente teladas. Isso acontece para evitar situações que são até muito difíceis de acontecer como, por exemplo, que um pássaro pegue uma semente e leve para outro lugar onde a soja germine e alguém possa comer as sementes. Não é veneno, mas devemos lidar com essas plantas como fonte de medicamento, de forma diferente da soja usada na alimentação. As plantações futuras também deverão ser cercadas, de modo a que nenhum estranho tenha acesso”, diz Rech.

Entre as vantagens da geração de fármacos em plantas estão os custos mais baixos, com produção de larga escala e também com a segurança se comparada com células humanas, fungos, bactérias e animais. “Também é mais fácil de manipular o produto agrícola. A vantagem da soja ou de outro vegetal é que podemos colher e estocar”, diz Rech. Em um artigo publicado na revista Nature em 2012 (10 de maio) na seção News in Focus, que comentou a aprovação para uso comercial do medicamento para doença de Gaucher produzido com cenouras, o autor, Amy Maxmen, diz que o Elelyso, ou Uplyso, remédio aprovado pela FDA, pode ser vendido por 75% do valor do medicamento tradicional, o Cerezyme, produzido com células de hamsters. O tratamento tradicional pode custar até US$ 300 mil por ano por paciente. Maxmen informa que o mercado global de fármacos de produtos biotecnológicos alcançou a marca de US$ 149 bilhões em 2010. “O futuro dos métodos de produção à base de plantas é muito promissor para os biofarmacêuticos. É um momento muito emocionante para quem trabalha com esse tipo de pesquisa”, diz O’Keefe à Pesquisa FAPESP. “Elibio Rech e seus colegas na Embrapa fazem parte de uma indústria crescente de grande importância para o futuro.”

Fonte: Revista Fapesp online abril/2013

Por: Marcos de Oliveira

Artigos científicos
O’Keefe, B.R. et al. Potent Anti-Influenza Activity of Cyanovirin-N and Interactions with Viral Hemagglutinin. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. v. 47, n. 8, p. 2.518-25. ago. 2003.

Rech, E.L. et al. High-efficiency transformation by biolistics of soybean, common bean and cotton transgenic plants. Nature Protocols. v.3, n. 3, p. 410-18. fev. 2008.

 

Instituto Butantan e Recepta produzem as primeiras linhagens de anticorpos monoclonais para tratamento de câncer

Alta produtividade

No Butantan: plataforma de clonagem de anticorpos monoclonais

Há cerca de 20 anos o Instituto Butantan desenvolve estudos para a produção de anticorpos monoclonais e, em 2012, atingiu o mais alto grau de especialização neste tipo de molécula quando foi finalizada uma linhagem celular de alta produtividade e estabilidade que é candidata a combater vários tipos de câncer. Num projeto de parceria com a empresa paulistana Recepta, que recebeu financiamento da FAPESP e da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), a equipe liderada pela professora Ana Maria Moro produziu o material biotecnológico com características escalonáveis pronto para entrar em uma linha de produção. A Recepta enviou o material para uma empresa na Holanda onde está sendo produzido o anticorpo que poderá se tornar um medicamento no futuro. Esse produto na forma de ampola será usado em testes clínicos que começam neste ano. Inicialmente serão testes de toxicidade, na fase 1 dos ensaios clínicos, depois o anticorpo monoclonal que leva o nome de RebmAb 200 será avaliado em relação aos efeitos terapêuticos. Somente após os resultados se apresentarem positivos é que a droga poderá ser liberada para a comercialização.

Os anticorpos monoclonais são um produto biotecnológico que ganha importância no tratamento de cânceres. Eles reconhecem e se ligam de forma seletiva a determinadas moléculas na superfície dos tumores, caracterizadas como antígenos. Com isso, podem agir diretamente na célula tumoral ou ativar o sistema imunológico dos pacientes que passa a combater os tumores. “No mundo já existem 30 medicamentos com anticorpos monoclonais aprovados para uso comercial. Desses, 13 são para cânceres e os restantes estão relacionados principalmente a doenças autoimunes e à rejeição em transplantes”, diz Ana.

Identificar anticorpos monoclonais e reproduzi-los é uma tarefa difícil, cara e demorada. No caso dos anticorpos da Recepta, tudo começou no Instituto Ludwig de Pesquisa contra o Câncer, de Nova York. Os pesquisadores injetaram células tumorais em camundongos e fizeram uma triagem para identificar e isolar os anticorpos produzidos pelos roedores. “Desenvolver anticorpos monoclonais diretamente de humanos é muito difícil no caso de câncer pela dificuldade em identificar e isolar células que possam reconhecer o tumor”, diz Ana.

Microscopia de clones de células produtoras de anticorpo monoclonal humanizado

A empresa brasileira obteve os direitos e firmou um acordo com o Ludwig para pesquisar, desenvolver, realizar testes clínicos e comercializar quatro anticorpos. Depois a Recepta procurou o Butantan e formou-se uma parceria para que os anticorpos pudessem ser desenvolvidos em formato humanizado que é a adaptação às características dos anticorpos do homem, além de serem clonados em grande escala laboratorial. A equipe de Ana Moro já havia realizado outros experimentos com anticorpos monoclonais, porém sem a alta produtividade e estabilidade necessárias para a fase de produção. Eles desenvolveram anticorpos monoclonais para controle de rejeição de transplantes com o Instituto do Coração (InCor) e com a Universidade Federal de São Paulo (Unifesp).

Por meio de financiamento próprio da empresa, de um projeto do Programa de Apoio à Pesquisa em Parceria para Inovação Tecnológica (Pite) da FAPESP e de um projeto da Finep, de parceria entre empresas e instituições de ciência e tecnologia, ambos coordenados por Ana Moro, o Laboratório de Biofármacos do Butantan, em 2007, foi remodelado e recebeu equipamentos adicionais no valor de R$ 2,5 milhões. A partir daí seis pesquisadores do Butantan e mais cinco da Recepta passaram a trabalhar nos projetos. Eles tiveram a tarefa de transferir e expressar os genes com as sequências humanizadas do anticorpo para uma célula hospedeira. A partir dessa célula foram geradas centenas de clones. “Depois fizemos uma cuidadosa seleção desses clones analisando o crescimento das células, a produtividade e a capacidade de se ligarem a células tumorais in vitro”, explica Ana. No final foram escolhidos três que apresentaram potencial para tratamento de cânceres de ovário, rim e pulmão. A equipe agora finaliza as linhagens do RebmAb 100, que deve ser destinado ao tratamento de uma variedade de carcinoma epitelial (tecido que recobre certos órgãos do corpo humano), além de cânceres de mama e cólon.

“Com o RebmAb 200 fizemos um processo completo de geração de linhagens celulares em larga escala. Foi um trabalho pioneiro”, diz Mariana Lopes dos Santos, bióloga da Recepta, doutora em oncologia, que esteve na Austrália, na filial do Instituto Ludwig, onde recebeu treinamento para a realização de ensaios de caracterização dos anticorpos. “Acredito que teria sido muito difícil ter atingido esse resultado em outro lugar que não o Butantan, pela experiência acumulada em anticorpos monoclonais e processos de produção”, diz Mariana. Para José Fernando Perez, diretor-presidente da Recepta, professor aposentado da Universidade de São Paulo e ex-diretor científico da FAPESP, a parceria foi muito bem-sucedida. “Ela cumpriu de forma exemplar as finalidades do Pite. As atividades foram desenvolvidas em conjunto, com a geração de produtos e transferência de conhecimento tecnológico para a empresa.” Perez cita também o parecer de um dos assessores da FAPESP que, na avaliação do projeto, afirmou ser de importância estratégica para o país o domínio da tecnologia de geração de linhagens celulares de alta produtividade.

Fonte: Revista Fapesp – on line Edição 204 - Fevereiro de 2013

Por: MARCOS DE OLIVEIRA

Imagem: © LÉO RAMOS