Home » 1043 (20 a 26.10.2014), Ciência

Buscas nos intrincados caminhos das células

Publicado por admin - Monday, 20 October 2014

BIOLOGIA
Descobrir e caracterizar os peptídeos – moléculas que resultam da degradação da proteína pelas enzimas – é o trabalho do Núcleo de Apoio à Pesquisa na Interface Proteólise-Sinalização Celular (NAPPS) da USP, que pode resultar em novas formas de tratamento do câncer e outras moléstias

IZABEL LEÃO

Um intrincado e fascinante fenômeno ocorre no interior de cada uma das bilhões de células do corpo humano. Ali, proteínas produzidas pela célula são “digeridas” ou “quebradas” por enzimas – mecanismo que os especialistas chamam de “proteólise” – e, como resultado, surgem moléculas chamadas peptídeos. Responsáveis por atividades essenciais para a regularização da própria célula, essas moléculas – muitas ainda desconhecidas pela ciência – podem ser rastreadas, decifradas e aplicadas diretamente na medicina, em favor da saúde pública.


Imagem da proteína 14-3-3 (em verde), com o alvo do peptídeo AGH (em vermelho), investigado pelo NAPPS: intrincado fenômeno no interior da célula


É isso o que fazem os pesquisadores do Núcleo de Apoio à Pesquisa na Interface Proteólise-Sinalização Celular (NAPPS), sediado no Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da USP. Segundo o coordenador do núcleo, professor Emer Suavinho Ferro, os peptídeos possuem grande potencial para o desenvolvimento de novos fármacos. “Temos o objetivo de identificar essas moléculas derivadas da degradação de proteínas e encontrar aplicações para elas”, afirma o professor, que é docente do Departamento de Farmacologia do ICB.

Num trabalho que já dura mais de dez anos – e incorporado ao NAPPS, fundado em 2012 –, Ferro e sua equipe descobriram uma centena de peptídeos. Um deles, denominado pep5, apresenta potencial terapêutico contra o câncer. De acordo com o professor, esse peptídeo é capaz de eliminar células através de um mecanismo chamado apoptose (morte celular programada) – o que pode ser útil para combater cerca de uma dúzia de tumores humanos –, ao mesmo tempo em que tem efeitos colaterais insignificantes para as células normais. “Resultados in vivo realizados no tratamento de tumores cerebrais em ratos mostraram que o pep5 reduziu em 50% o tamanho desses tumores, que representam cerca de 30% dos tumores do sistema nervoso central e 80% dos iniciados apenas no cérebro”, conta o professor do Instituto de Química da USP Fábio Luís Forti, co-coordenador do NAPPS.

Dos peptídeos já descobertos, uma dezena deles é estudada atualmente pelos pesquisadores do núcleo. Entre eles estão as moléculas chamadas hemoprecina, RVD e VD hemoprecinas, AGH, pep EL28, DBI e LDI. Conforme explica Emer Ferro, todos são identificados de acordo com o nome do primeiro aminoácido do peptídeo. A fim de verificar o potencial terapêutico dessas moléculas, já foram realizados testes in vitro e em animais, faltando o salto final: o teste clínico, com seres humanos.

Molécula análoga ao pep5: potencial terapêutico contra o câncer

Ainda segundo Ferro, as células humanas apresentam cerca de 30 mil proteínas. Cada uma delas fornece em torno de 50 peptídeos. Ou seja, há uma infinidade de moléculas a ser estudadas do ponto de vista do seu potencial farmacológico.

Rotas metabólicas – Mas o trabalho do NAPPS não se limita a descobrir, identificar, quantificar e fazer a caracterização química e bioquímica de peptídeos. Além disso, o núcleo busca desenvolver formulações farmacêuticas para a administração dessas moléculas no indivíduo. Essa tarefa cabe também ao professor Marco Antonio Stephano, da Faculdade de Ciências Farmacêuticas (FCF) da USP, outro co-coordenador do NAPPS.

Stephano explica que essa molécula, tanto nos seres humanos como nos animais, atua sobre todas as células. Em sua pesquisa, ele busca fazer com que esse processo se dirija especificamente às células cancerígenas. “Ao definir os mecanismos de formulação, conseguimos definir o quanto de peptídeos vai para uma célula”, explica.

Como exemplo, Stephano cita uma pesquisa voltada para testar o fornecimento de moléculas para as células de pulmão. “A pessoa com câncer no pulmão aspira o peptídeo com o fármaco específico e este vai direto para as células cancerígenas de pulmão. Se pudéssemos liofilizar (desidratar uma substância orgânica por meio do congelamento à vácuo), poderíamos fazer a entrega do fármaco via pulmonar, indo direto ao problema, poupando as células não comprometidas”, considera.

Emer Ferro, Leandro Castro, Fábio Luís Forti, Marco Stephano e, na tela do computador, Marcelo Gomes: equipe interdisciplinar

O professor Fábio Luís Forti explica que não é tão fácil quanto parece apontar os caminhos dos peptídeos na célula. Existem diferentes alvos intracelulares em diferentes tipos de células. Alguns são mais evidentes e expressos num tipo de célula do corpo e outros, menos evidentes e expressos em outros tipos de células. “Os efeitos de uma droga vão ser menores ou maiores dependendo de se esses alvos estão mais ou menos expressos num determinado tipo de célula.”

Segundo ele, os alvos perseguidos são proteínas que pertencem a vias metabólicas específicas, ou seja, conjuntos de reações químicas que ocorrem dentro da célula, que também são mais ou menos ativos, dependendo do tipo da célula. Por isso, uma determinada droga tem forte efeito num tipo celular e quase não tem efeito em outro tipo. “Tentamos associar essas rotas metabólicas em diferentes tipos celulares e depois tentamos identificar onde elas estão mais ou menos evidenciadas, para predizer se a droga terá maior ou menor efeito terapêutico.”

Depois desse processo entram os estudos de Stephano, que busca uma forma de administração, que atue melhor nesse tipo celular, a fim de que a droga seja liberada, resultando em um efeito biológico maior, com menos toxicidade.

A redução da toxicidade de um potencial fármaco é muito importante nesse processo de desenvolvimento de um novo medicamento, analisa o professor Emer Ferro. “Ao conseguirmos fazer com que a droga vá somente para a célula tumoral, o efeito tóxico colateral será mínimo e o efeito desejado da droga será potencializado no paciente.”

Terapias – Achar as funções biológicas para um conjunto grande de moléculas já geradas em laboratório, além das aplicações, mecanismos e caminhos que essas moléculas devem percorrer dentro da célula, é o foco das pesquisas do NAPPS. Enquanto Forti tenta descobrir os caminhos dos peptídeos dentro da célula, Stephano se utiliza das formulações farmacêuticas para atacar esses alvos destacados por Forti de forma altamente específica, reduzindo assim a possível toxicidade.

Stephano realizou algumas formulações terapêuticas que observam essas características. Como exemplo, ele cita as células cancerígenas do colo uterino, onde a base da nanopartícula funciona bem porque tem bastante mucoadesividade e as células cancerígenas do colo uterino são mais receptivas para adesividade do que outras células. “Dessa forma conseguiríamos direcionar o fármaco específico para essa doença”, ressalta.

Outra aplicação seria em células de câncer de pulmão que se encontram no parênquima – o setor de troca de gases do aparelho respiratório. Segundo Stephano, é muito difícil fazer um fármaco injetável chegar até lá. “Caso pudéssemos oferecer o fármaco pela via respiratória, o medicamento chegaria ao local doente da célula o mais rápido possível. O outro seria para o câncer de pele, o sarcoma. O nosso peptídeo poderia ser integrado dentro de uma formulação na forma de uma nanopartícula, que transpassaria a derme para chegar até as células cancerígenas da pele”, calcula. “Esses tipos de terapêutica, teoricamente, pela cultura de células que desenvolvemos, seriam perfeitamente possíveis de serem aplicados.”

A prática da ciência contemporânea

O Núcleo de Apoio à Pesquisa na Interface Proteólise-Sinalização Celular (NAPPS) é um exemplo da forma como a ciência contemporânea é produzida – não isoladamente, mas em grupos de pesquisadores de diferentes áreas. Integrantes do núcleo, o professor Fábio Gozzo e sua pós-doutoranda Elidiane da Silva, ambos do Departamento de Química da Unicamp, obtiveram a imagem da proteína 14-3-3, identificada pelo pesquisadores do NAPPS como o alvo do peptídeo AGH. Os dados para geração dessas imagens foram obtidos experimentalmente após ligação cruzada das duas moléculas (14-3-3 e AGH) em solução fisiológica, usando uma técnica de resolução de estruturas por espectrometria de massas desenvolvida por Gozzo. “Essa é uma técnica que poucos grupos no mundo dominam”, explica Ferro.

Outro pesquisador que compõe o núcleo, professor Marcelo Damario Gomes, da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP) da USP, ressalta a importância dessa interação entre cientistas. “É a partir de iniciativas como essa que temos oportunidade de colaborar, intercambiar estudantes, promover eventos etc.” Gomes ressalta que hoje em dia não se faz ciência sozinho. “É preciso uma abordagem multidisciplinar para entender qualquer fenômeno e a participação coletiva é fundamental para que se chegue aos resultados mais rapidamente”, diz.

Já o professor Marco Stephano, da Faculdade de Ciências Farmacêuticas (FCF) da USP, ressalta a credibilidade e a aplicabilidade da pesquisa como importantes aspectos do trabalho que o NAPPS desenvolve. “A exigência por uma pesquisa bem feita e de qualidade é muito maior, apura-se o senso crítico e, antes de publicar qualquer artigo, seus pares são seus primeiros críticos”, analisa.

O compartilhamento da expertise de cada pesquisador é ponto principal apontado pelo professor Fábio Luis Forti, do Instituto de Química da USP. “Saber que posso dispor do meu conhecimento, do laboratório, das técnicas e abordagens para ajudar os colegas a resolver os seus problemas, e vice-versa, faz do NAP uma alternativa necessária no mundo da pesquisa.”

Mas nem só de pesquisador vive um núcleo de pesquisa. O técnico de laboratório é imprescindível e Leandro Gomes vem contribuindo com sua experiência. Ele lembra que o NAPPS também forma recursos humanos e, no seu caso, proporcionou em sua carreira uma especialização em técnicas que não dominava. “Através da integração com outros laboratórios, aprendi técnicas de espectrometria de massas, sequenciamento, extração e quantificação de peptídeos. Tudo o que utilizei para conseguir as centenas de peptídeos que o NAPPS tem hoje para estudar”, observa.

O NAPPS ajudou a formar quatro doutores e um mestre, e todos tiveram que aprender as técnicas de preparo e identificação dos peptídeos. Em dois anos de atividades, já foram publicados 12 papers em revistas cientificas.