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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
FACULDADE DE CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS
Curso de Graduação em Farmácia-Bioquímica
Aplicação de Biomoléculas pela Indústria Farmacêutica
João Pedro Nunes Gonçalves
Trabalho de Conclusão do Curso de
Farmácia-Bioquímica da Faculdade de
Ciências Farmacêuticas da
Universidade de São Paulo.
Orientador(a): Prof.(a). Dr(a) João
Carlos Monteiro de Carvalho
São Paulo
2017
SUMÁRIO
Pág.
Lista de Abreviaturas ....................................................................... 1
RESUMO ....................................................................................... 4
1. INTRODUÇÃO............................................................................... 5
2. OBJETIVOS................................................................................. 7
3. MATERIAIS E MÉTODOS...................................................................
3.1 Estratégias de pesquisa.................................................................
3.2 Critérios de inclusão....................................................................
3.3 Critérios de exclusão....................................................................
7
7
8
8
4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.................................................................
4.1 Impacto da Genômica...................................................................
4.2 Proteínas Recombinantes...............................................................
4.3 Vacinas....................................................................................
4.5 Anticorpos Monoclonais.................................................................
4.5 Hormônios e Citorcinas.................................................................
4.5.1 Insulina.................................................................................
4.5.2 Interferons.............................................................................
4.5.3 Hormônio de crescimento e fatores de crescimento humano..................
4.5.4 Gonadotrofinas........................................................................
4.5.5 Outros hormônios recombinantes aprovados recentemente...................
4.6 Enzimas...................................................................................
4.7 Antibióticos...............................................................................
8
8
10
12
14
18
18
20
21
23
23
24
26
1
5. CONCLUSÃO................................................................................ 30
6. BIBLIOGRAFIA.............................................................................. 31
2
LISTA DE ABREVIATURAS
AIDS
ANVISA
BCG
cDNA
DNA
EUA
E. coli
EMA
Síndrome da imunodeficiência adquirida
Agência Nacional de Vigilância Sanitária
Bacilo Calmette-Guérin
DNA complementar
Ácido desoxirribonucleico
Estados Unidos da América
Escherichia coli
European Medicines Agency
FDA
FSH
GSK
hCG
HPV
IFN-
IL-
mAbs
mRNA
MRSA
Food and Drug Administration
Hormônio folículo estimulante
Glask Smith-Kline
Gonadotrofina coriônica
Vírus do papiloma Humano
Interferon
Interleucina
Anticorpos monoclonais
Ácido ribonucleico mensageiro
Methicillin-resistant Staphylococcus aureus
OECD
P&D
PEG
Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico
Pesquisa e desenvolvimento
Polietileno glicol
rDNA
S. cerevisiae
DNA recombinante
Saccharomyces cerevisiae
3
hGH
TB
TNF
TSH
Somatostatina
Tuberculose
Fator de necrose tumoral
Hormônio estimulante da tireoide
4
RESUMO
GONÇALVES, J. P. N. Aplicação de Biomoléculas pela Indústria Farmacêutica. 2017. 37 f. Trabalho de Conclusão de Curso de Farmácia-Bioquímica – Faculdade de Ciências Farmacêuticas – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017. Palavras-chave: Biomolécula, recombinante, carreador, antibiótico. INTRODUÇÃO: Nessa revisão aborda-se a variedade de biomoléculas consolidadas e como elas vem ganhando espaço em novas áreas onde maior especificidade e menor reações adversas é necessário (antineoplásicos, desordens sanguíneas e doenças infecciosas). Ao longo dos anos o número de biofármacos que entraram no mercado alcançou 20 (39%) dos 51 aprovados pelo FDA em 201577. Dente os aprovados, se destaca principalmente proteínas recombinantes, vacinas, mAbs, hormônios e enzimas. OBJETIVO: Identificar biomoléculas já utilizadas na obtenção de fármacos e também levantar dados sobre possíveis novas aplicações. MATERIAIS E MÉTODOS: Para realização dessa revisão bibliográfica foram utilizados como referências livros, artigos, monografias, entre outros. A análise dos dados é feita com a compilação de informações sobre biomoléculas e suas aplicações na terapia. CONCLUSÃO: O que pode ser observado é que ainda há pontos fortes da aplicação de sistemas biológicos a serem aproveitados, a fim de minimizar as ameaças à terapia: alto custo, baixa produção, resistência a fármacos, baixa seletividade e os efeitos colaterais associados a terapia.
5
1. INTRODUÇÃO
O termo Biotecnologia data de 1919, cunhado pelo engenheiro húngaro Karl
Erkey13. Naquele tempo, a Biotecnologia abrangia o uso de matérias primas vindas
de organismos vivos para geração de novos produtos. Assim o nome consiste da
combinação das palavras gregas: “bios”-vida; “techno”-tecno; “logos”-estudo. Desde
então, a definição dessa palavra tem sofrido variações, até que em 2003 a OECD a
definiu como: “A aplicação de princípios científicos e de engenharia para o
processamento de materiais por agentes biológicos, para geração de bens e
serviços; A nova biotecnologia envolve o uso de processos celulares e moleculares
afim de resolver problemas ou desenvolver produtos”10. O escritório de avaliação
tecnológica americano descreve a Biotecnologia moderna como: “Um foco
específico no uso industrial de DNA recombinante, fusão celular e novas técnicas
de bioprocessamento; Uso industrial de organismos vivos”. Já a definição dada pela
Federação Europeia de Biotecnologia foi: “Biotecnologia é a integração da
Bioquímica, Microbiologia e Engenharia genética para alcançar as capacidades de
aplicação tecnológica de microrganismos, células de tecidos cultivadas e suas
partes"41.
Nesse trabalho o termo Biomolécula será intercambiado pelo termo
Biofármaco ou Biomedicamento, que segundo definição da ANVISA, são
medicamentos obtidos a partir de fluidos biológicos ou tecidos de origem animal ou
medicamentos obtidos por procedimentos biotecnológicos3. Ressalva que o termo
biotecnológico possui um significado mais amplo e foi estabelecido há mais tempo,
essencialmente referindo-se ao uso de sistemas biológicos (e.g. células ou tecidos)
ou Biomoléculas (e.g. enzimas ou anticorpos) na manufatura de produtos para o
mercado66.
Os fármacos produzidos atualmente são derivados sintéticos ou
semissintéticos (derivados de fontes biológicas). Biofármacos são considerados
como proteínas recombinantes, vacinas e anticorpos (para fins terapêuticos).
6
Espera-se que adventos biotecnológicos acelerem o processo de produção
de novos medicamentos (mapeamento e bioensaios), diminuindo seus
custos relacionados ao descobrimento, aprimoramento, processo de
expansão comercial, testes clínicos e do processo regulatório59.
A indústria farmacêutica moderna tem quase 60 anos. Vindo de um
modesto começo, cresceu rapidamente, alcançando um valor estimado na
casa dos bilhões de dólares nos meados da década de 80. Existem mais de
10.000 empresas, embora apenas cerca de 100 delas são relevantes. Essas
empresas fabricam mais de 5.000 substâncias farmacêuticas utilizadas
rotineiramente pela Medicina66. De acordo com a IMSH Healthcare, o
mercado farmacêutico global em 2008 era de aproximadamente $770 bilhões
de dólares. Disso, antibióticos compunham $38 bilhões55.
Pertencem a um mercado que excede 100 bilhões de dólares
americanos, com mais de 300 biofármacos incluindo proteínas
recombinantes e anticorpos9, 43. A terapia com mAbs captou a maior parte das
vendas (>18 bilhões de dólares) seguida pela terapia hormonal (>11 bilhões
de dólares) e fatores de crescimento (>10 bilhões de dólares)5. Biofármacos
aprovados pelo FDA e a EMA de 2004 a 2013 derivam principalmente de
células mamárias (56%); E. coli (24%); S. cerevisiae (13%); Plantas e
animais transgênicos (3%) e células de inseto (4%)9. Na Tabela 1, verifica-
se os 20 biofármacos mais vendidos no ano de 2013.
Durante o período de 2010 a 2014, 54 biofármacos em escala mundial
foram aprovados, dos quais 17 mAbs, 9 hormônios, 8 proteínas sanguíneas,
6 enzimas, 4 vacinas, proteínas de fusão (quiméricas), fatores estimuladores
de colônia de granulócito (G-CSF; Filgrastine), um Interferon β 1A e um
produto à base de terapia gênica. Em termos de previsões, os novos
Biofármacos seguiram as expectativas de aprovação no mercado, com a
oncoterapia sendo representada por nove produtos, sendo essa a área mais
7
expressiva. Em áreas onde houve o lançamento de novos produtos, seis deles estão
relacionados a doenças inflamatórias ou que desencadeiam inflamação, tratamento
de doenças sanguíneas como a hemofilia, cinco deles relativos a desordens
metabólicas e diabetes e quatro produtos no caso neutropenia e vacinas contra
doenças infecciosas. Trinta e dois dos novos produtos aprovados (59%) são
genuinamente novos para o mercado; e os restantes representam biossimilares,
“me-too”, e outros64.
2. OBJETIVO(S)
Identificar, através de revisão bibliográfica, biomoléculas já utilizadas na
obtenção de fármacos e também levantar dados sobre possíveis novas aplicações.
Levantar as possíveis vantagens da aplicação biotecnológica em relação a terapia
clássica.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
Para realização desse Trabalho de Conclusão de Curso na forma de
monografia foram utilizados como referências livros, artigos, monografias, entre
outros. Os artigos foram localizados em websites de busca vinculados a banco de
dados, sendo utilizados principalmente, o Science Direct e o Pubmed. As pesquisas
dataram de 1983 à 2017.
3.1. Estratégias de pesquisa
A partir da leitura de livros da área foi encontrada uma tendência de relatar
sobre determinadas classes de biofármacos, e.g. hormônios, pois essas classes
são prevalentes nas listas de aprovação de novos medicamentos. Isso me levou a
pesquisar em artigos científicos, aplicações de biomoléculas e as compilar numa
meta-análise.
8
3.2. Critérios de inclusão
Inclui-se nessa revisão moléculas obtidas de microrganismos, organismos
vivos ou qualquer material isolado de origem biológica, como soro, células isoladas,
proteínas, moléculas, entre outros.
3.3. Critérios de exclusão
Foram excluídas dessa revisão moléculas que durante seu processo de
obtenção não contém uma correlação biológica (microrganismos, células animais e
componentes biológicos), ou seja, aquelas obtidas por síntese química apenas.
4. Revisão Bibliográfica
4.1. Impacto da Genômica:
A descoberta da molécula de DNA em 1950, marca o início da era da
Biotecnologia Moderna. Duas técnicas contribuíram para essa transição, a
tecnologia de rDNA e a tecnologia de hibridomas. A primeira dentro do campo de
atuação da biologia molecular, onde o DNA de duas ou mais fontes são editadas
para formação de uma nova. E a segunda, diz respeito da criação de células
híbridas pela fusão de Mielomas junto com as células produtoras de anticorpos
(linfócitos-B). A tecnologia de rDNA, permitiu a transferência de material genético
de uma espécie para outra, e assim a produção de culturas alimentares e animais
com peculiaridades que são diferentes daquelas obtidas por técnicas se reprodução
tradicionais15, 72. A tecnologia de hibridomas, por outro lado, permitiu a geração de
quantidades ilimitadas de antibióticos específicos. Ambas tecnologias rapidamente
encontraram aplicações industriais que levaram não somente ao desenvolvimento
de técnicas de diagnóstico nos campos da parasitologia, virologia e câncer como
também ao desenvolvimento de Biofármacos (produção de insulina em Escherichia
coli recombinante e S. cerevisiae)35, 67.
9
Do ponto de vista do descobrimento e desenvolvimento, a importância dos
dados genômicos é que esses possibilitam o conhecimento da sequência completa
de toda proteína que um organismo produz. Isso resultaria na identificação de
proteínas não previamente descobertas que teriam potencial aplicação terapêutica,
i.e., o processo ajudaria identificar novos potencias biofármacos. Foi estimado que
a maioria dos medicamentos no mercado designam-se a um alvo terapêutico ou no
máximo 500 alvos terapêuticos, sendo a maioria proteínas (enzimas, hormônios,
canais iônicos e receptores nucleares). Escondido na sequência genômica humana,
acredita-se que há algo em torno de 3.000 a 10.000 novos alvos terapêuticos
proteicos. Ademais, na sequência genômica de muitos patógenos humanos estão
presentes centenas ou talvez milhares de dados genômicos, relacionados a
proteínas patógenas que serviriam de alvos terapêuticos contra os mesmos
patógenos66. (WALSH, 2007)
A Engenharia Genética voltada para recombinação genética e a criação de
hibridomas, superou dificuldades na produção de produtos médicos biológicos tais
como a disponibilidade, pois, a produção in situ celular é pequena comparada a
demanda do mercado farmacêutico (e.g., Interferons, Interleucinas e fatores
Estimuladores de Colônia); a segurança do produto, no passado, extrações de
produtos in situconduzia à transmissão de doenças não desejadas (e.g., Hepatite
B, Hepatite C e HIV no caso de utilização de sangue contaminado, síndrome de
Creutzfeldt-Jakob para pessoas recebendo GH derivado de preparados pituitários);
provém uma alternativa para fontes perigosas e inapropriadas como a extração de
FSH da urina de mulheres pós-menopausa e hCG de mulheres grávidas. E por
último a facilidade na geração de novos compostos com vantagens em relação aos
obtidos naturalmente (e.g., a partir de mutações na sequência gênica, como a
inserção, deleção ou alteração de um resíduo de um aminoácido) gerando
biofármacos com ação mais rápida ou lenta, como no caso da Insulina; modificações
em fatores de coagulação, ativador de Plasminogênio e Fator VIII; anticorpos
quimerizados ou humanizados, modificação a qual diminui a Imunogenicidade66.
(WALSH 2007)
10
4.2. Proteínas Recombinantes
A produção pela tecnologia de DNA recombinante implica a inicial
identificação e isolamento de uma sequência gênica codificadora para uma
proteína de interesse.
Como ponto de partida para codificação da proteína alvo podem ser
usados DNA genômico ou também mRNA. Em abordagens posteriores,
mRNAs são convertidos em cDNA pelo uso de transcriptases reversas. Então
o gene/cDNA desejado é amplificado, sequenciado e introduzido num vetor
de expressão que facilita a inserção e expressão na linhagem celular
produtora desejada71.
Essa metodologia trouxe a possibilidade para o tratamento de
doenças crônicas e até então intratáveis e o aperfeiçoamento da produção,
purificação e formulação de fármacos lançados ao mercado durante a
década de 198056. Com isso, houve o interesse e veio surgir, principalmente
nos EUA, Europa e outros lugares do mundo, empresas biotecnológicas, e
biomoléculas que foram se inserindo no mercado (Tabela 1)66.
Tabela 1: Biofármacos aprovados nos EUA e Europa nos últimos 25 anos59.
Produtos Indicação Terapêutica
Fatores Recombinantes Sanguíneos, e.g. Fator VIII
Hemofilia A
Anticoagulantes e trombolíticos recombinantes, e.g. ativador de plasminogênio tecidual
Infarto do Miocárdio
Hormônios recombinantes, e.g. insulina, hormônio de crescimento humano.
Diabetes mellitus, distúrbio de crescimento em adultos e crianças
Fatores de crescimento recombinante, e.g. eritropoietina
Anemia
Interferons e interleucinas recombinantes, e.g. interferon α e β.
Hepatite B, C
Vacinas recombinantes Hepatite B
11
Anticorpo monoclonal, e.g. Herceptin, ProtaScint
Câncer de Mama, adenocarcinoma de próstata
Enzimas recombinante, e.g. Miozima Doença de Pompe
Produtos de ácido nucleico, e.g. Macugen Degeneração macular
Em 2009, mais de 151 Biofármacos recombinantes foram aprovados nos
EUA e na Europa, 29 mAbs contribuíram para mais de 40% das prescrições
seguidos por vacinas, bloqueadores de TNF, hormônios como Insulina e
eritropoietina. Nesse aspecto, cerca de 50% das diferentes proteínas foram
produzidas usando somente fontes microbianas: Escherichia coli (~30%) ou S.
cerevisiae (~20%); o restante foi produzido usando células eucarióticas: células de
inseto (~1%), Hibridomas (~10%), células mamárias (~39%) e animais transgênicos
(~1%)20.
Apesar das vantagens atribuídas à técnica, proteínas recombinantes
apresentam complicações, tais como seu tamanho, que dificilmente possibilita sua
completa descrição por métodos analíticos, a produção ser dependente de um
microrganismo, as condições de meios de cultivo e a alta incidência de
heterogeneidade (e.g., glicosilações e alteração conformacional), o que dificulta a
criação de biossimilares e/ou biogenéricos. Os processos de purificação além de
complexos, envolvem muitos passos e podem levar a alterações na proteína. A
formulação pode sofrer problemas devido a necessidade de diluição. Por último,
proteínas recombinantes iniciariam uma resposta imune nos pacientes, com a
geração de anticorpos, que além de inviabilizar o tratamento, pode levar a um
agravamento do caso do paciente56.
4.3. Vacinas
A Imunização evita um estimado de 2 a 3 milhões de mortes todo ano po diarréia,
tétano, coqueluche e sarampo; contudo, adicionais 1,5 milhões de mortes poderiam
ser evitadas se a cobertura mundial de vacinação melhorasse73.
12
Contendo um preparado antigênico, a vacinação procura explorar as defesas
naturais. Na maioria das vezes, administrando a vacina, tanto a imunidade
humoral quando a mediada por células são ativados29. Os tipos de vacina até
hoje produzidos são: Bactérias vivas atenuadas (BCG), usadas para imunização
contra tuberculose, bactérias mortas ou inativas (cólera e coqueluche), vírus
vivos atenuados (sarampo, caxumba e febre amarela), vírus inativados (hepatite
A e poliomielite), Toxoides (diarreia e tétano), antígenos derivados de patógenos
(hepatite B, meningococos, pneumococos e Haemophilus influenzae)66, 52.
Ademais, a produção de uma vacina geralmente tem um alto custo embutido
num pequeno volume. O escalonamento é um constante problema quando
vacinas virais precisam ser produzidas em ovos embrionados, células animais
ou humanas59.
Historicamente, vacinas sempre custaram pouco. Quando se tratando de
vacinas pediátricas, na década de 1980, seu custo não passava de alguns
poucos dólares, enquanto que, mais recentemente, a vacina pneumocócica
custa US$200 dólares59. Mesmo com a economia mundial estando em crise, o
gasto com P&D das Indústrias Farmacêuticas nos EUA foi de 65,2 bilhões de
dólares em 2009, principalmente com medicamentos com grande impacto na
vida das pessoas e vacinas. Essa soma representa um aumento de $2 bilhões
desde 2007. biomoléculas, como as vacinas, ao contrário de fármacos, não
podem ser manufaturados tão precisamente, pois são feitos por matéria viva. A
média de tempo e de custo para P&D são 10-15 anos e $1,2 bilhões
respectivamente, não incluindo os altos custos para construção de plantas de
produção específicas que tipicamente custam entre $250 milhões e meio bilhão
de dólares18.
O mercado de vacinas da GSK rende mais de $3 bilhões anualmente. Os
Programas de imunização, particularmente aqueles empreendidos em escala
multinacional, serviram para dramática redução da incidência de muitas doenças
que ameaçam a vida das pessoas ou as incapacitam, tais como a varíola,
13
poliomielite e tuberculose74. A vacina para Hepatite B recombinante, produzida pela
Merck foi licenciada e produzida nos EUA em julho de 1986, e também foi a primeira
do tipo a ser aprovada (RECOMBIVAX HB, Merck &Co. Inc.). Uma segunda vacina
similar produzida pela GSK foi licenciada nos EUA em agosto de 1989 (Engerix-B).
As vacinas recombinantes para hepatite B são produzidas inserindo um plasmídeo
contendo o gene para o antígeno de superfície (HBsAg) em uma cepa de S.
cerevisiae. A vacina recombinante contém mais de 95% de proteína HBsAg mas
nenhum traço de DNA do levedo é detectado na vacina. O risco de infecção pelo
vírus da hepatite B não ocorre nessa tecnologia porque nenhum DNA viral ou outras
partículas são produzidos em vacinas recombinantes18.
Outra vacina feita por tecnologia recombinante (Gardasil) foi licenciada pela
Merck &Co. Inc. em junho de 2009. É uma vacina para o HPV quadrivalente (HPV
6 L1, HPV 11 L1, HPV 16 L1 e HPV 18 L1) com fins profiláticos voltada
principalmente para mulheres jovens para prevenir o câncer de colo do útero ou
cervical causado pelo HPV. A vacina é composta do maior capsídeo L1 do HPV e
proteínas que formam agregados não infeciosos e não carcinogêneos produzidos
através de tecnologia recombinante em S. cerevisiae58. Além da Merck, a GSK
também criou sua própria vacina para HPV (Cervarix), composto pelas partículas
semelhantes a vírus tipo 16 e 18, e é produzida em células de inseto infectada por
baculovirus. Ambas as vacinas aprovadas apresentaram 100% de proteção contra
câncer cervical, quando as displasias eram causadas pelos tipos virais contidos na
vacina, numa população de jovens que não tinham ainda lesões cervicais e com um
limitado número de parceiros16, 24, 31.
Apesar de tudo que já foi desenvolvido, a vacinação ainda é um campo amplo
a ser explorado, sendo preciso desenvolver vacinas para doenças como: AIDS,
malária, desistiria e outras. Mais de 30 milhões de pessoas morrem devido a
infecções por TB, pela falta da demanda pela vacina humanizada, enquanto a
pandemia de AIDS em muitas partes do mundo é devastadora, especialmente no
continente africano53.
14
4.4. Anticorpos Monoclonais
O básico do desenvolvimento do método de criação de mAbs envolve:
imunizar um animal, retirar células do baço do animal, crescer essas células num
meio misturado com células de mieloma, fundir as mesmas, selecioná-las e
cultivar os hibridomas. O que tornou o processo revolucionário foi sua facilidade
de fabricação de altas quantidades de anticorpos específicos52. Tanto que o
mercado se tornou vasto e promissor. (Tabela 2)
Tabela 2: aplicação dos anticorpos monoclonais no mercado
Diagnóstico e tratamento de neoplasias
Diagnóstico de gravidez
Diagnóstico de doenças sexualmente transmissíveis
Prevenção da rejeição de transplantes de órgãos
Purificação de produtos industriais
Detecção de traços de moléculas
Há uma ampla gama de aplicações para mAbs que estão sendo descobertos.
Estes são reagentes altamente específicos para detecção e medição de
proteínas solúveis e marcadores celulares de superfície em transfusões
sanguíneas, nas áreas da hematologia, histologia, microbiologia e química
medicinal. MAbs estão sendo produzidos em fermentadores industriais de 100
litros por “airlift”, por encapsulamento em fermentadores também de 100 litros e
em câmaras de perfusão utilizando linfa de animais (e.g. gado bovino)59.
A primeira geração de mAbs é de natureza quimérica, com dois terços feitos
de sequência proteica humana (região constante) e um terço feito de
camundongo (região Fab). Assim, a presença de sequências animais é uma
potente fonte de efeitos colaterais; A segunda geração de Anticorpos
Monoclonais é mais humanizada: contém menos que 10% de sequência não
humana (na região ligante). Já a terceira geração de Anticorpos monoclonais é
15
completamente humanizada (feito em ratos contendo genes humanos ou através
de phage-display) e deveria ser o mais seguro de todos52.
Anticorpos monoclonais também possuem a solução para o melhoramento das
terapias anticâncer. O principal problema da quimioterapia baseada em moléculas
pequenas (sintética ou clássica), é que nem mesmo as melhores drogas podem
afetar somente células cancerígenas. Alguns conjugados de fármacos com
anticorpos, como o ado-trastuzumab emtansine (Kadcyla) que é utilizado
particularmente contra um câncer de mama agressivo abriram uma nova porta para
o tratamento oncológico52. Em 2006, um total de 29 medicamentos conjugados com
anticorpos ganhou aprovação para comércio em algumas regiões do mundo. Mais
da metade destes tem como propósito a detecção e/ou tratamento de vários tipos
de neoplasias, sendo a oncoterapia sozinha responsável pelo maior número de
fármacos desse tipo em ensaios clínicos (Tabela 3)66.
Tabela 3: Anticorpos monoclonais aprovados para uso66.
Produtos Companhia Indicação
Antígeno carcinoembrionário [(CEA-Scan) Arcitumomab, Mab de fragmento murínico contra CEA]
Immunomedics Detecção de câncer colorretal recorrente e metastático
MyoScint (Imiciromab, Mab de fragmento murínico contra miosina)
Centocor Agente colorimétrico usado em casos de infarto
OnoScint [Satumomab, Mab de fragmento murínico contra TAG-72 (glicoproteína de alto peso molecular tumoral)]
Cytogen Detecção/acompanhamento de câncer colo retal e ovariano
Orthoclone OKT3 (Muromomab CD3, Mab de fragmento murínico contra o antígeno de superfície CD3 em linfócitos-T)
Ortho Biotech Reversão de rejeição aguda no transplante de rim
ProtoScint (Capromab, Mab de fragmento murínico contra antígeno
Cytogen Detecção/acompanhamento de adenocarcinoma prostático
16
de superfície tumoral PSMA)
ReoPro (Abciximab, Mab quiméricos de fragmentos fab contra o receptor de plaquetas GPIIb/IIIa)
Centocor Prevenção de coágulos
Rituxan (Rituximab quimérico contra CD20 encontrado na superfície de linfócitos-B)
Genentech/IDEC Pharmaceuticals
Linfoma não hodgkin
Verluma (Nofetumomab murínico contra antígenos de carcinoma)
Boehringer Ingelheim/NeoRx
Detecção de câncer de células pequenas no pulmão
Outro uso dos mAbs é na terapia pós-transplante. A mais comum abordagem
dentro da Imunoterapia é a indução da depleção das populações de linfócitos T
e B individualmente. Isso é alcançado pela administração de um anticorpo anti-
T ou anti-B, ou seja, que foi cultivado na presença de antígenos de tais células.
Ensaios iniciais mostraram que a injeção de um anticorpo anti-CD4
(glicoproteína de membrana presente em muitos linfócitos-T) durante algum
tempo reduz de forma significativa os sintomas clínicos da Artrite reumatoide por
diversos meses26.
Muromonab CD3 foi o primeiro anticorpo monoclonal desenvolvido com
finalidade imunossupressora para uso em transplantes. Esse anticorpo é cultivado
em meio ao antígeno de membrana CD3 presente em linfócitos T. A administração
intravenosa desse anticorpo aparente bloqueia o funcionamento normal dessas
células e promove a depuração plasmática das mesmas. Contudo, com o cessar da
administração, células CD3 positivo rapidamente reaparecem21, sendo necessário
o uso de outro imunossupressor (e.g. ciclosporina). Com o tempo um número
adicional de fármacos anticorpo conjugados também ganharam aprovação de
mercado, como Simulect (anticorpo quimérico) e Zenapax (anticorpo humanizado)
aprovados no final da década de 199042, 61. A sua natureza de “construção” reduziu
muito a resposta HAMA (anticorpos humanos anti-murina), ou seja, imunização
contra anticorpos produzidos em camundongo. Ambos antagonizam o receptor IL-
17
2 e, assim, ligam-se seletivamente a células do sistema imune que possuem esse
receptor, especialmente linfócitos-T, monócitos e macrófagos. A ligação previne a
proliferação celular e diminui a resposta imune que poderia comprometer um
implante11, 12, 66.
Outras são os medicamentos que conjugados a mAbs são usados como
antitumorais (e.g. Adriamycina, Aminopterina, Methotrexate e Alcaloides da Vinca).
Muitos deles obtiveram sucesso, principalmente em estudos com animais37, 40, 45. A
administração de etoposida como pró-fármaco exemplifica esse uso. Extraída de
uma planta, originalmente do continente Norte-Americano, Podophyllumpeltatum, a
etoposida (C29H32O13; massa molecular 588.6) é uma derivada semissintética da
podofilotoxina. Sua absorção celular é dependente de difusão, e uma vez dentro da
célula exerce sua função citocida. Etoposidafosforilada (pró-fármaco) não difunde
para o interior da célula, para isso a administração desse medicamento é feita junto
com um anticorpo monoclonal com afinidade a células cancerígenas conjugado à
uma fosfatase alcalina, possibilitando a desfosforilação e permeação da etoposida.
Várias outras combinações de pró-fármaco-enzima foram desenvolvidas, como por
exemplo, doxorubicina (ativados por penicilina amidases) e 5-fluorocitosina (ativado
por citosina desaminases)54, 66. Contudo, o número conhecido de pequenas
moléculas que podem ser conjugadas a anticorpos é limitado.
Apesar do considerável arsenal de drogas baseadas nessa tecnologia e seu
desempenho, um número de fatores contribui para falhas na terapia,
particularmente contra tumores sólidos (a maioria desses fatores está relacionada
direta ou indiretamente com o fato da preparação do anticorpo monoclonal ser de
origem murínica, ou seja, foram feitos em camundongos)66. Esses fatores são:
Informação insuficiente relacionada a antígenos tumorais;
Reação imune causada pela administração de anticorpos murínicos;
Baixa penetração do anticorpo na massa tumoral;
Meia-vida curta de anticorpos murínicos quando administrados em humanos;
18
Baixo reconhecimento da porção Fc de anticorpos murínicos nos
mecanismos efetores.
Obtenção de anticorpos com maior interação possibilita abordagens mais
eficazes no tratamento com mAbs. O modo como isso pode ser obtido é através de
anticorpos biespecíficos que possuem duas porções reconhecedoras de antígeno
nos dois “braços” do anticorpo, onde se ligam dois antígenos distintos, agindo como
duas drogas em conjunto ou pela adição de moléculas, tais como açúcares à sua
porção Fc pela glicosilação dos anticorpos. Outra aproximação que provou fins
terapêuticos, senão uma cura para pacientes sofrendo de formas agressivas de
Leucemia e Linfoma consiste em modificar geneticamente um Linfócito-T citotóxico
que carrega uma porção Fc diretamente fundido com uma região especifica de um
anticorpo. O resultado é célula chamada “CART-cell” (linfócitos-T enxertados com
receptor de um antígeno quimérico), e é capaz de atacar células cancerígenas
conforme elas surgem, mantendo o paciente saudável52.
4.5. Hormônios e Citocinas 4.5.1. Insulina
O hormônio Insulina é secretado dentro das células-beta das ilhotas
de Langerhans, no pâncreas, onde fica estocada na fórmula de Hexâmeros
complexados a Zinco. Para sua ação biológica, esse hormônio deve ser
dissociado em monômeros no plasma. Possui um tempo de meia-vida
relativamente baixa, 3-5 minutos e é reconhecida como um hormônio
anabólico que regula o metabolismo da glicose, lipídios e proteínas, assim
como o crescimento celular34, 69.
Especula-se que o número de pacientes com diabetes no mundo tem
aumentado em níveis alarmantes podendo chegar a aproximadamente 300 milhões
até o ano de 202570. Consequentemente, a necessidade por insulina também
aumentará (aproximadamente mais de 16000kg/ano) e o atual sistema de produção
não será suficiente para abastecer as demandas do futuro mercado. Não só isso,
19
mas também novas vias de produção são necessárias, além de novas formas de
administração, tal como a oral e inalação9.
Devido a sua pequena excreção endógena, a Insulina foi um dos primeiros
fármacos a ser produzidos pela tecnologia de rDNA. O primeiro biofármaco pro
duzido por engenharia genética a ganhar aprovação para comercialização (1982)
foi a insulina recombinante humana produzida em E. coli. (nome comercial
‘Humulin’). Com a inserção de seu gene em um plasmídeo (pequeno DNA circular)
dentro de células bacterianas conseguiu-se produzir insulina em altas
quantidades65, devido a multiplicação destas ser acelerada e os meios de extração
serem mais favoráveis. O resultado disso é que o custo para o tratamento de
diabetes diminuiu, uma vez que o custo para produção de insulina reduziu. Sendo
que atualmente uma cepa de S. cerevisiae pode produzir até 80mg/l de pró-insulina,
visto que as Indústrias Farmacêuticas de grande porte trabalham com
fermentadores na escala de milhares de litros30, 47, 75. Antes a produção de
aproximadamente 30 gramas de insulina demandava em média de duas toneladas
de pâncreas suíno.
Tendo em vista as necessidades, insulinas com diferentes durações de ação
foram desenvolvidas, desde ação Ultrarrápida até a Ultralenta. Isso é possível
devido à: troca de aminoácidos (e.g., a inversão da posição de uma lisina por uma
prolina na cadeia B da insulina), mudança das características morfológicas (ex:
cristalização da insulina asparte), adição de zinco à solução, o que aumenta assim
a aglomeração e por consequência o tempo de ação, alteração do ponto isoelétrico
(ex: Insulina Glargina precipita no sítio de injeção e prolonga sua ação)65.
Insulina Lispro é produzida de maneira similar à insulina humana
recombinante (figura 1). Uma sequência de nucleotídeos sintético da pró-insulina
humana é expressa numa cepa comercial de E. coli. Depois da fermentação e
extração a insulina Lispro é excisada proteoliticamente pelo tratamento com tripsina
e carboxipeptidase e purificada por sequências de cromatografias63.
20
Figura 1: processo de produção industrial de Insulina65.
Glucagon, assim como a Insulina, é um hormônio responsável para o
controle da glicemia sanguínea, mas geralmente atua inversamente,
favorecendo o catabolismo e o aumento da glicemia sanguínea. É sintetizado
nas células-alfa das Ilhotas de Langerhans, no pâncreas e também por células
semelhantes no trato digestivo. Mais recentemente a preparação de glucagon
por vias recombinantes se tornou possível. GlucaGen produzido pela Novo
Nordisk através de S. cervisiae e a Eli Lilly por E. coli66.
4.5.2. Interferons
Atualmente há duas fontes disponíveis para obtenção de IFN. A primeira é a
partir de cultura de fibroblastos e a segunda é a partir da produção por cultura
bacteriana, na qual foi inserido um plasmídeo contendo o gene que regula a
produção dessa citosina59. Foi somente depois da clonagem bem-feita do
fragmento de cDNA contendo o gene de IFN tipo 1 (a primeira citosina a ser
clonada) e a identificação da família genética dos IFNs que houve interesse por
FermentaçãoRecuperação da pró-
insulina bruta
Purificação (exclusão por massa molecular e cromatografia de troca
iônica)
Excisão proteolítica do C-peptídeo, liberação
da insulina bruta
Purificação (troca iônica, cristalização, RP-HPLC e exclusão
por massa molecular)
Insulina purificada
21
conta de empresas do ramo. ShigekazuNagata e Sidney Petska sozinhos
identificaram e expressaram IFN alfa 2 em E. coli; essa proteína foi então
rapidamente purificada utilizando de mAbs e usada em ensaios clínicos7.
Até agora, estudos mostram que Interferons podem oferecer resistência à
algumas infecções virais, e estão envolvidos na resposta imune natural mesmo na
ausência dessas. Contudo é a atividade antitumoral já testada em animais dessa
citosina que desperta o interesse das atuais pesquisas. A forma que eles agem
parece estar inibindo o crescimento tumoral, e, curiosamente também agiriam em
infecções virais que estão relacionados ao surgimento de neoplasias (HPV),
promovendo a ação imunológica contra tais59. Alguns exemplos são: IFN α 2 e IFN
α 2b, que foram aprovados para o tratamento de leucemia de células pilosas em
1986, para o tratamento de Hepatite C e casos crônicos de Hepatite B em 1990; no
quadro em que HBeAg é positivo, IFN age de forma imunomoduladora, enquanto
que, quando HBeAg é negativo, IFN age como um agente antiviral direto. IFN β
também foi implantado na terapia contra tumores e infecções virais, após clonagem
e produzido em quantidades suficientes para uso clínico7.
4.5.3. Hormônio de crescimento e fatores de crescimento humano
O hormônio de crescimento, hGH é um polipeptídeo sintetizado na
adenohipófise, que foi particularmente difícil de extrair de animais; sendo que meio
milhão de cérebros de ovelhas eram necessários para extrair 0.0005 g de
somatostatina pura. Assim como em outros exemplos, após inserção do gene
humano codificador do hormônio de crescimento numa cepa bacteriana, o mesmo
hormônio pode ser produzido a partir de 9 litros de líquido fermentado. Uma criança
em 5000 sofre de Nanismo Hipopituitário resultante da deficiência desse hormônio,
porém com a facilidade de produção atual desse polipeptídio, as consequências
desse caso podem ser atenuadas27.
22
O mercado, em 2009, tinha uma estimativa de US$ 100 milhões de dólares,
com potencial expansão se for considerado o uso por pessoas normais na busca
de ganho de massa muscular e a melhoria da qualidade de vida em idosos59. O
tratamento de nanismo pelo hGH pode ser feito também quando o mesmo possui
outras causas: Síndrome de Turner, Idiopática e quando há falha renal crônica.
Além disso, esse polipeptídeo possui outros usos terapêuticos (Tabela 4)66.
Tabela 4: usos terapêuticos do hGH66.
Tratamento de nanismo causado pela deficiência de GH e outras doenças
Indução de lactação
Tratamento de obesidade
Contrariar o envelhecimento
Indução da ovulação
Ganho de massa muscular
Como exemplo de aplicação clínica, o Fator estimulador de Colônia de
Granulócito, é usado na pós-quimioterapia para compensar uma neutropenia ou
a destruição de leucócitos devido a toxicidade dos quimioterápicos, devido sua
capacidade de estimular proliferação e diferenciação de células precursoras dos
neutrófilos8. Na Tabela 5 observa-se as indicações. Já o Hormônio
recombinante, Eritropoietina, é usado na forma terapêutica principalmente em
casos de anemia por causas renais e tumorais44. Tendo sido a primeira proteína
recombinante aplicada à terapêutica a alcançar o equivalente a US$ 1 bilhão de
dólares em vendas no mundo todo59.
Tabela 5: fatores de crescimento aprovados para uso médico66.
Produtos Indicação Companhia
Neupogen (filgrastim, G-CSF) Neutropenia causada por quimioterapia. Transplantes de medula óssea
Amgen Inc.
Epogen (epoetin alfa, rEPO) Anemia Amgen
Regranex (becaplermin, rPDGF) Úlceras diabéticas neuropáticas Janssen & Ortho-McNeil
Kepivance (palifermin, rKGF) Mucosite oral severa Amgen
Iplex (mesasermin, rinfabate, complexo de rhIGF-1 e IGFBP-3)
Nanismo em crianças Insmed
23
GEM 21S (produto implantável contendo rhPDgf-BB)
Defeitos periodontais Luitpold Pharmaceuticals e Biomimetic Pharmaceuticals
4.5.4. Gonadotrofinas
Gonadotrofinas são hormônios que, direta e indiretamente, regulam a função
reprodutiva pela estimulação da produção de estrógeno e progesterona na mulher
e testosterona nos homens. A insuficiência desse hormônio pode ser tratada com
sua administração. Casos de hipogonadismohipogonadotrófico em mulheres e
homens foram tratados de forma eficaz utilizando FSH recombinante. Genes, ou
cDNAs codificando para gonadotrofinas já foram identificados e expressados em
vários sistemas recombinantes, particularmente células mamárias e em células
embrionárias de camundongos33. Quando administrados em humanos, esses
hormônios recombinantes são bem tolerados, ou seja, não inicia uma resposta
imune e não resultam em efeitos colaterais. Na Tabela 6, podem-se ver mais usos
dessas gonadotrofinas recombinantes.
Tabela 6: gonadotrofinas recombinantes aprovadas para uso médico nos
EUA e Europa66.
Produtos Companhia Indicação
Gonal f (rhFSH) Serono Anovulação e superovulação
Follistim (rhFSH) Organon Algumas formas de infertilidade
Luvertis (rhLH) Ares-Serono Algumas forma de infertilidade
Ovitrelle (rhCG) Serono Usados em métodos de inseminação artificial
4.5.5. Outros hormônios recombinantes aprovados recentemente
Outros hormônios recombinantes alcançaram recentemente a aprovação de
mercado: TSH, Paratormônio e a Calcitonina66.
24
O TSH é comercializado pelo nome de Thyrogen e é produzido em células
embrionárias de camundongo onde sequências de DNA codificando para as
subunidades α e β foram inseridos através de plasmídeos. Uma versão truncada
do paratormônio, com nome comercial Forsteo, foi aprovado para o tratamento
de osteoporose em mulheres pós menopausa. Esse polipeptídeo é produzido
em E. coli, purificado e utilizado em concentrações de 0,9 mg/ml por dose de
injeção intramuscular glútea19, 76. O tratamento é feito por alguns meses e
aumenta a densidade mineral óssea. A Calcitonina, que juntamente com o PTH
e a vitamina D regulam os níveis de Ca2+ e fosfato, primeiramente pela inibição
da reabsorção óssea e também pela diminuição da captação desses pelos rins.
Assim, a calcitonina é usada clinicamente para tratar hipercalemia associada à
algumas formas de neoplasias e doença de Paget, onde os sintomas crônicos
são abnormalidades ósseas em algumas regiões.
Curiosamente, salmões também produzem Calcitonina que quando
comparado com ao dos humanos chega a ser 100 vezes mais potente. Assim,
na clínica, se usa esse hormônio, em vez do humano. Preparações clínicas
desse hormônio eram feitas primeiramente por síntese química, porém agora se
utiliza a forma recombinante dele, feita em cepas de E. coli recombinantes.
Como essa bactéria não possui a capacidade de fazer modificações pós
transcricionais, a amidação desse poliptídeo com um resíduo C-terminal
carboxílico é feita in vitro, necessária para atividade/estabilidade da
Calcitonina51.
4.6. Enzimas
Enzimas como fármacos possuem duas importantes características que as
distinguem e as assemelham a outros tipos de drogas. Primeiro ligam-se a alvos
com grande afinidade e especificidade e segundo, são catalíticas e podem
25
converter muitas das moléculas nos produtos desejados63. A seguir exemplifica-se
aplicações médicas para essa forma de terapia.
No tratamento da doença de Gaucher e da doença de Pompe enzimas também
podem ser utilizadas na terapia de reposição. Na doença de Gaucher, doença
lisossômica de depósito, Ceredase1 (injeção de Imiglucerase) é usada para
reposição via fonte exógena, restaurando a função lisossômica. Na doença de
Pompe, ocorre desordem no estoque de glicogênio do tipo II (GSDII), resultado da
deficiência de α-glicosidase, afetando primeiramente músculos. Até a data desse
estudo mostrado aqui, os resultados mais promissores se encontram no uso de
enzimas recombinantes, podendo ser a primeira desordem muscular a ser tratada
desse modo6, 49, 62.
Uma mistura de enzimas pancreáticas, incluindo lipases, proteases e amilases
é utilizada no auxílio do tratamento de pacientes com má absorção de lipídeos e
insuficiência pancreática. Algumas das doenças nas quais isso ocorre, são em
pacientes imunodeprimidos (e.g. HIV positivos)14 e os que apresentam algum dano
no órgão, como nos casos de fibrose cística; para esses casos, uma formulação
inalatória de enzimas pancreáticas é utilizada, e.g. Pulmozyme157. Adagen
(Pegademase bovina), também presente em células do sistema imune humano, é
usada para o tratamento de imunodeficiência severa combinada (SCID), e
representa com sucesso a primeira aplicação de uma enzima para o tratamento de
uma doença genética1. Esse fármaco possui a enzima adenosina deaminase (ADA)
bovina que ao clivar o excesso de adenosina presente na circulação sanguínea
reduz a toxicidade causado por esse nucleosídeo25.
Num trabalho desenvolvido pela Merck e Codexis, a síntese química da
Sitagliptina, o princípio ativo da januvia, carro-chefe no tratamento de diabetes do
tipo dois, foi substituído por um novo processo biocatalítico, com a atividade
enzimática da transaminase, enzima chave do processo, 40.000 vezes maior. Tal
processo não só reduziu o custo total em 19%, como também aumentou o
26
rendimento em 13% e a produtividade em 53%. A Codexis ainda trabalhou no
desenvolvimento de outras enzimas, como para o tratamento da Asma (Singulair) e
no tratamento suplementar dehipercolesterolemia; Atorvastatina, Lipitor, com
US$ 12 bilhões de vendas em 2010 pode vir a ser produzido enzimaticamente.
Depois do aprimoramento genético de três enzimas principais: glicose
desidrogenase, cetona redutase e uma halohidrinadehalogenase obteve-se uma
redução em catorze vezes no tempo de processo, um aumento de sete vezes
no abastecimento, diminuição em ¼ do total de enzima usada e melhora em
50% do rendimento2.
4.7. Antibióticos
Em 1929 quando Alexander Fleming descobriu que um fungo chamado de
Penicillumnotatum podia produzir um composto, o qual ele nomeou de Penicilina,
que era capaz de inativar uma ampla gama de bactérias, o mundo estava mudado
para sempre. A existência de compostos que poderiam seletivamente inativar uma
vasta gama de microrganismos, sem comprometer o hospedeiro, motivou pesquisas
ao redor do mundo. Posteriormente, estudos não somente emergiram novas
derivações da penicilina, como também outros antibióticos, cefalosporinas,
estreptomicinas, cloranfenicol e tetraciclinas. Com isso, muitas doenças foram
postas sobre controle, como pneumonia, tuberculose, cólera e lepra, mencionando
apenas algumas, que foram relegadas principalmente nos países em
desenvolvimento. A griseofulvina, um antibiótico ativo contra fungos, trouxe um
grande alívio para aqueles infectados por doenças fúngicas de pele debilitantes,
como micoses. Por conta disso, Fleming e Florey receberam o prêmio Nobel
Laureates50.
Mais de 4.000 antibióticos foram isolados de fontes microbiológicas,
mas somente cerca de 50 alcançaram o amplo uso (Tabela 8). Os outros
antibióticos falharam em alcançar importância comercial, devido à toxicidade
para humanos e animais, ineficiência, ou altos custos de produção59. A
27
produção e venda de antibióticos tem sido, sem dúvidas, uma parte muito lucrativa
para indústria farmacêutica. Graças às inovações biotecnológicas, com o aumento
das vendas, houve queda de seu custo.
Tabela 8: alguns antibióticos economicamente importantes59.
Antibiótico Microorganismo Espectro de ação
Actinomycin D Streptomyces sp. Neoplasias
Asparaginase Erwinia sp. Leucemias
Bacitracina Bacillus sp. Bactérias
Bleomicina Streptomyces sp. Neoplasias
Cefalosporinas Acremonium sp. Bactérias
Daunorubicina Streptomyces sp. Protozoários
Fumagillina Aspergillus sp. Amebicida
Griseofulvina Penicillium sp. Fungos
Nisina Streptococcus sp. Conservante alimentar
Rifamicina Nocordia sp. Bactérias (Mycobacterium sp.)
Apesar desse “milagre” associado aos antibióticos, uma observação que
gerou inquietação foi a gradual evolução da resistência a estes em muitas bactérias.
A resistência começa assim que uma parte das bactérias que deveriam ser
eliminadas, sobrevivem. Além de adquirir essa resistência, transmitem para outras
espécies de bactérias (e.g., Gonorreia, uma doença venérea, resistente ao
tratamento com penicilina está presente em mais de 19 países). Sabe-se que os
fatores de resistência estão localizados em plasmídeos, facilitando a transferência
dos genes que codificam o mecanismo de resistência adquirido. Mais agravante é
que a resistência está aparecendo em várias das doenças corriqueiras, como
exemplo a TB, que quase havia sido erradicada, está agora voltando em países
ocidentais. Alguns hospitais estão infectados com MRSA. A incorporação de
antibióticos na criação de animais levou a um aumento de casos de contaminação
por cepas perigosas de Salmonella e a transferência de resíduos de antibióticos no
alimento23, 59.
Na década de 1990, a pandemia de infecções nosocomiais com MRSA
estava pulsando. Mas, entre as companhias Farmacêuticas, a descoberta de
28
antibióticos novos e comercializáveis estava lenta. Métodos antigos que haviam
sido tão produtivos durante três décadas anteriores já não pareciam efetivos. A
partir de 1968 quando uma nova terapia antimicrobiana foi lançada nos EUA,
trimetoprina, apenas nos anos 2000 seria lançada outra, a linezolida. Em contra-
partida, ocorria uma revolução tecnológica simultaneamente. O seqüenciamento
genômico, agora uma técnica mais barata, rápida e automatizada, a cristalografia
de Raios-X já não demorava anos para produzir resultados, estruturas proteicas em
solução estavam então sendo elucidadas por ressonância magnética nuclear; a
modelagem molecular estava se tornando factível e as primeiras drogas
descobertas a partir desse método já estavam sendo encaminhadas. Triagens de
alto rendimento era o novo provérbio dentro das indústrias. Enormes livrarias de
compostos poderiam ser acessadas instantaneamente55.
Para tentar reverter esse quadro, partiu uma iniciativa por parte da
companhia farmacêutica GSK que estabeleceu pela primeira vez junto com uma
Biotecnológica, Human Genome Sciences, o sequenciamento de genomas
bacterianos a fim de identificar novos alvos terapêuticos para o tratamento
antimicrobiano. Outras Farmacêuticas seguiram o exemplo da GSK e logo as
Biotecnológicas surgiram por todo mundo para ajudar a fornecer essa demanda de
genomas bacterianos sequenciados, ou algumas até métodos para triagem de alvos
promissores. Subsequentemente, a GSK publicou durante o auge da genômica
bacteriana seus bancos de genéticos entre 1995 e 2001. Foram 70 triagens de alto
rendimento conduzidas contra alvos bacterianos utilizando entre 260.000 e 530.000
compostos e algumas das triagens necessitaram ser feitas mais de uma vez, por
conta de melhorias na técnica, aumentando a chance da descoberta de novos
fármacos. Destas, somente 16 triagens providenciaram sucessos genuínos e
somente cinco das 16 foram estudadas quimicamente. Sendo que, das cinco,
somente duas progrediram e ambas foram contra alvos (metionil t-RNA sintetase e
FabI) que acabaram por proporcionar moléculas com amplo espectro de ação
antibacteriano, inaceitavelmente estreito para os inibidores resultantes das tais.
Mesmo retomando as análises, dessa vez à procura de inibidores mais específicos
29
em triagens, as buscas não foram bem-sucedidas pela Glaxo. E assim, muito tempo
e esforço foram gastos e quase nada foi gerado46, 55, 59.
A desmotivação causada por esse evento e outros levou a debandada do
setor de antibióticos pelas indústrias farmacêuticas e abriu espaço para as novas
empresas biotecnológicas (Tabela 9). Enquanto a maioria dessas empresas
procurou por moléculas rejeitadas pelas grandes farmacêuticas, quando essas
haviam abandonado esse campo de pesquisa e cindiram seus ativos de antibióticos,
ou os licenciaram, algumas poucas empresas Biotecnológicas começaram a
descoberta de novos compostos. Dos 17 antibióticos biotecnológicos em fase
clínica II e adiante, na década passada, seis foram descobertos por companhias
biotecnológicas. Todos, menos um, são descendentes de classes estudadas
anteriormente, no auge da produção dessas moléculas (Tabela 10)39, 55.
Tabela 9: grandes Indústrias Farmacêuticas ativas na pesquisa antibacteriana55.
Farmacêuticas ativas na
pesquisa antimicrobiana
em 1990
As que continuaram
pesquisando
As que não pesquisam
mais hoje
Abbott Pfizer-Wyeth Abbott
Bayer Astra-Zeneca Bayer
Ciba Glaxo Smithkine Bristol Meyers Squibb
Glaxo Novartis Lilly
Hoechst Merck-Schering Plough Roche
Jhonson & Jhonson Jhonson & Jhonson
Lederle, Marion Merrell
Dow, Merck, Parke-Davis,
Pfizer, Roche, Rhone
Poulenc, Smithkline
Beecham, Squibb, Upjohn,
Zeneca.
Tabela 10: compostos antimicrobianos desenvolvido pelas Biotecnológicas55.
Composto Fabricante Companhia
de origem
Classificação Status
Dalbavancin
(Dalbavance)
Durata
Therapeutics
Marion
Merrell Dow
Glicopeptídeo Desconhecido
Iclaprim Arpida Roche Trimetoprima Falhou
aprovação nos
EUA
30
Oritavancina Targanta Lilly Glicopeptídeo Falhou
aprovação nos
EUA
Telavancina Theravance Theravance Glicopeptídeo Aprovado
Ceftobiprole Basilea-
Jhonson&Jhonshon
Roche Cefalosporina Falhou
aprovação nos
EUA e Europa
Cethromycin
(Restanza)
Advanced life
Sciences
Abbott Macrolídeo Falhou
aprovação nos
EUA
Doripenem
(Doribax)
Peninsua J&J Shionogi Carbapenêmicos Aprovado
EDP-420 Enanta Enanta Macrolídeo Fase II
Ceftaroline
(Zinforo)
Cerexa/Forest Takeda Cefalosporina Submetida
para aprovação
NXL-104 Novexel Aventis Nova classe Fase II
PTK-0796 Paratek-Novartis Paratek Tetraciclina Fase II
Torezolid Trius Dong-A Oxazolidonona Fase II
BC-3781 Nabriva Nabriva Pleuromutilina Fase II
5. CONCLUSÃO (ÕES)
A elaboração deste trabalho focou-se em estudos a partir de revisão
de artigos, livros, bancos de dados, trabalhos acadêmicos, entre outros, com
finalidade de levantar, na bibliografia existente, as principais biomoléculas
em suas respectivas classes, empregadas pela indústria farmacêutica, nas
diferentes áreas; desde fins terapêuticos, diagnósticos e até o uso em
excipientes. O que se observou é que ainda há pontos fortes da aplicação de
sistemas biológicos a serem aproveitados, a fim de minimizar as ameaças à
terapia: alto custo, baixa produção, resistência a fármacos, baixa seletividade
e os efeitos colaterais associados a terapia.
Algumas indústrias farmacêuticas já não existem devido ao alto
investimento necessário para desenvolvimento de uma droga e o tempo
necessário para tal. Acrescendo-se a isto, promessas e expectativas não
cumpridas, quando os resultados finais não eram o esperado ou os efeitos
colaterais eram inaceitáveis. O advento biotecnológico é uma alternativa ao
31
problema acima mencionado, propiciando abordagens complementares com o
levantamento de novos alvos e compostos biológicos de maior especificidade e
complexidade, permitindo que a terapia clássica supere os seus pontos fracos e tire
o máximo proveito das formas de tratamento usais, conjugando com Biomoléculas.
O que se conclui é que a implementação de novas tecnologias apontadas é
essencial e inevitável para o futuro da terapia moderna.
6. BIBLIOGRAFIA
1. AIUTI, A. Advances in gene therapy for ADA-deficient SCID. Current Opinion
in Molecular Therapy, Itália, v. 4, n. 5, pg. 515-522, 2002.
2. ADRIO, J. L.; DEMAIN, A. L. Microbial Enzymes: Tools for Biotechnological
Processes. Biomolecules, v. 4, n. 1, pg. 117-139, 2014.
3. ANVISA. Resolução RDC 55/2010. Diário Oficial da União Seção 1, 241 de
16/12/2010.
4. ABDI. Relatório de Acompanhamento Setorial: Incorporação da rota
biotecnológica na indústria farmacêutica brasileira: desafios e oportunidades,
UNICAMP, 2013.
5. AGGARWAL S. What’s fueling the biotech engine 2010 to 2011. Nature
Biotechnology. EUA, v.29, n.12, p. 1083-1089, 2011.
6. AMALFITANO, A.; et al. Recombinant human acid α-glucosidase enzyme
therapy for infantile glycogen storage disease type II: Results of a phase I/II
clinical trial. Genetics in Medicine, EUA, v. 3, pg. 132-138, 2001.
7. ANTONELLI, G.; et al. Twenty-five years of type I interferon-based treatment: A
critical analysis of its therapeutic use. Cytokine & Growth Factor Reviews, v.
26, n. 2, pg. 121-131, 2015.
8. ARELLANO, M.; LONIAL, S. Clinical uses of GM-CSF, a critical appraisal and
update. Biologics, v. 2, n. 1, pg. 13-27, 2008.
9. BAESHEN, N. A; BAESHEN, M. N. SHEIK, A. Cell factories for insulin
production. Microbial Cell Factories, Egito, p. 13:141, oct. 2014.
32
10. BASSO, A. M. M.; SÁ M. F. G. de; PELEGRINI P. B.; Biopharmaceutical and
Biosimilar Products in Brazil: From Political to Biotechnological Overview.
Jorunal of Bioequivalence & Bioavailability, v.5, pp 60-66, 2013.
11. BERGER, M.; SHANKAR, V.; VAFAI, A. Therapeutic applications of monoclonal
antibodies. American Journal of Medical Sciences, v. 324, n.1, pg. 14-30,
2002.
12. BERTHOUX, F. Antibodies and immunomodulation. Presse Medicale, França,
v. 30, n. 24, pg. 41-43, 2001. The American Journal of the Medicial Sciences,
EUA, v. 324, n. 1, pg. 14-30, 2002.
13. BUD R. The Uses of Life: History of biotechnology. Reino Unido: Cambridge
University Press, 1993. 299p.
14. CARROCCIO A.; et al. Efficacy of oral pancreatic enzyme therapy for the
treatment of fat malabsorption in HIV-infected patients. Alimentary
pharmacology & Therapeutics, Itália, v. 15, n. 10, pg. 1619-1625, 2001.
15. CHAUDHURI K. Recombinant DNA technology. India: The Energy and
Resources Institute TERI, 2013. 298p.
16. CONSTANCE, M.; et al. Efficacy of Human Papillomavirus-16 Vaccine to Prevent
Cervical Intraepithelial Neoplasia: A Randomized Controlled Trial. Obstetrics &
Gynecology, EUA, v. 107, n. 1, p. 18-27, 2006.
17. DULTA R. C. Drug carriers in pharmaceutical design: promises and progress.
Current Pharmaceutical Design, India, v. 13, n. 7, pg. 761-769, 2007.
18. ELLIOT, A. Y. Vaccines. In: MOO-YOUNG, M. Comprehensive Biotechnology.
Canada: Pergamon Press, 2011. p. 347-354.
19. EMERSON, C. H.; TORRE, M. S. Recombinant human thyroid-stimulating
hormone: pharmacology, clinical applications and potential uses. Biodrugs, v.
17, n. 1, pg. 19-38, 2003.
20. FERRER-MIRALLES, N.; DOMINGO-ESPIN, J.; CORCHERO, J.; VAZQUEZ.
E.; VILLAVERDE, A. Microbial factories for recombinant pharmaceuticals.
Microbiology Cell Factory, Espanha, v. 8, p. 17, 2009.
21. GOLDSTEIN, G. Monoclonal antibody specificity: Orthoclone OKT3 T-cell
blocker. Nephron, v. 46, n.1, pg. 5-11, 1987.
33
22. GOODMAN, M. Market watch Sales of biologics to show robust growth through
to 2013. Nature Reviews Drug Discovery. EUA, v. 8, n. 11, p. 837, 2009.
23. GOUDSMIT, J. Viral Fitness: The Next SARS and West Nile in the Making. 1a
ed. Reino Unido: Oxford University Press, 2009, 208 p.
24. HARPER, D. M.; et al. Efficacy of a bivalent L1 virus-like particle vaccine in
prevention of infection with human papillomavirus types 16 and 18 in young
women: a randomized controlled trial. Lancet, EUA, v. 364, n. 9447, p. 1757-
1765, 2004.
25. HERSHFIELD, M. S. PEG-ADA replacement therapy for adenosine deaminase
deficiency: an update after 8.5 years. Clinical Immunology and
Immunopathology, EUA, v. 76, n. 2, pg, 228-232, 1995.
26. HORNEFF, G.; et al. Treatment of rheumatoid arthritis with an anti-CD4
monoclonal antibody. Arthritis Rheumatism, Alemanha, v. 34, n. 2, pg. 129-
140, 1991.
27. ITAKURA, K.; et al. Expression in Escherichia coli of a chemically synthesized
gene for the hormone somatostatin. Science, v. 198, n. 4321, pg. 1056-1063.
28. DE JONG, W. H.; BORM, P. J. Drug delivery and nanoparticles: Applications and
hazards. International Journal of Nanomedicine, v. 3, n. 2, pg. 133-149, 2008.
29. KINDT, T. J.; GOLDSBY, R. A.; OSBORNE, B. A. Kuby Immunology. 6a edição.
EUA: W.H. Freeman, 2007. 574p.
30. KJELDSEN, T. Yeast secretory expression of insulin precursors. Applied
microbiology and biotechnology, v. 54, n. 3, pg. 277-286, 2000.
31. KOUTSKY, L. A.; et al. A Controlled Trial of a Human Papillomavirus Type 16
Vaccine. The New England Journal of Medicine, EUA, v. 347, n. 21, p. 1645-
1651, 2002.
32. KROGSGAARD-LARSEN, P. A Textbook of Drug Design and Development. 1A
ed. Dinamarca: Harwood Academic Publishers, 1996. 560 p.
33. LEAO, R. B.; ESTEVES, S. C. Gonadotropin therapy in assisted reproduction:
an evolutionary perspective from biologics to biotech. Clinics, v. 69, n. 4, pg.
279-293, 2014.
34
34. LENNARZ, W. J.; LANE, M. D. Encyclopedia of Biological Chemistry. 2a edição.
USA: Academic Press, 2013. 3232 p.
35. LING, N. R. Properties of the monoclonal antibodies produced by hybridoma
technology and their application to the study of diseases. Immunology, Geneva,
v. 49, n. 1, p. 202-3, 1983.
36. LUNDBLAD, R. L. Approaches to the Conformational Analysis of
Biopharmaceuticals. 1a edição. EUA: CRC Press, 2009. 366p.
37. LIOSSIS, S. N.; TSOKOS, G. C. Monoclonal antibodies and fusion proteins in
medicine. The Jounal of Allergy and Clinical Immunology, v. 116, n. 4, pg.
721-729, 2005.
38. MAHMUD, N.; KLIPA, D.; AHSAN, N. Antibody immunosuppressive therapy in
solid-organ transplant. mAbs, v. 2, n. 2m pg. 148-156, 2010.
39. MAYERS, D. L.; et al. Antimicrobial Drug Resistance. 1a ed. EUA: Humana
Press, 2009, 678 p.
40. MCCARRON, P, A.; et al. Antibody conjugates and therapeutic strategies.
Molecular Interventions, v. 5, n. 6, pg. 368-380, 2005.
41. MCCREATH, S. D.; DELGODA, R. Pharmacognosy: Fundamentals, Applications
and Strategy. 1a edição. Reino Unido, 2017. 738p.
42. NASHAN, B.; et al. Reduction of acute renal allograft rejection by daclizumab.
Daclizumab Double Therapy Study Group. Transplantion, v. 67, n. 1, pg. 110-
115, 1999.
43. NIELSEN J. Production of biopharmaceutical proteins by yeast. Landes
Bioscience Journals: Bioengineered, Suécia, v. 4, n.4, p. 207-211, jul./aug.
2013.
44. NG, T.; MARX, G.; MACDOUGALL, L. Recombinant erythropoietin in clinical
practice. Postgrad medical journal, v. 79, n. 933, pg. 367-376, 2003.
45. O’MAHONY, D.; BISHOP, M. R. Monoclonal antibody therapy. Frontiers in
Bioscience: a Journal and Virtual Library, v. 11, pg. 1620-1635, 2006.
46. PAYNE J. et al. Drugs for bad bugs: confronting the challenges of antibacterial
discovery. Nature Reviews Drug Discovery, v. 6, n.pg. 29-40, 2007.
35
47. PORRO, D.; et al. Production of recombinant proteins and metabolites in yeasts:
when are these systems better than bacterial production systems? Applied
microbiology and biotechnology, v. 89, n. 4, pg. 939-948, 2011.
48. PROETZEL, G.; EBERSBACH, H. Antibody methods and protocols. USA:
Springer, 2012. p. 117-135.
49. RABEN, N.; PLOTZ, P.; BYRNE B. J. Acid alpha-glucosidase deficiency
(glycogenosis type II, Pompe disease). Current Molecular Medicine, v. 2, n. 2,
pg. 145-166, 2002.
50. RATLEDGE C.; KRISTIANSEN. B. Basic Biotechnology. 3a ed. Reino Unido:
Cambridge University Press, 2008, 679 p.
51. RAY, M. V.; et al. Production of recombinant salmon calcitonin by in vitro
amidation of an Escherichia coli produced precursor peptide. Biotechnology, v.
11, n. 1, pg. 64-70, 1993.
52. RENNENBERG, R.; BERKLING, V.; LOROCH, V. Viruses, Antibodies and
Vaccines. In: RENNENBERG, R. Biotechnology for Beginners. Alemanha:
Academic Press, 2016. p 167-200.
53. SELA, M.; ARNON, N.; SCHECHTER, B. Therapeutic vaccines: realities of today
and hopes for the future. Drug Discovery Today, Israel, v. 7, n. 12, p. 664-673,
2002.
54. SENTER, P. D.; et al. Anti-tumor effects of antibody-alkaline phosphatase
conjugates in combination with etoposide phosphate. Proceedings of the
National Academy of the United States of America, EUA, v. 85, n. 13, pg.
4842-4846, 1988.
55. SHALES, D. M. Antibiotics: The Miracle Menaced. In: MOO-YOUNG, M. 2a
edição. Comprehensive Biotechnology. Canada: Elsevier, 2011. 5320p.
56. SCHELLEKENS, H. How similar do 'biosimilars' need to be? Nature
Biotechnology, Países Baixos, v. 22, p.1357-1359, 2004.
57. SCHIBILI, S.; DURIE, P. R.; TULLIS, E. D. Proper usage os pancreatic enzyme.
Current Opinion in Pulmonary Medicine, Canada, v. 8, n. 6, pg. 542-546,
2002.
36
58. SCHILLER, J. T. Papillomavirus-like particle vaccines for cervical cancer.
Molecular Medicine Today, v. 5, n. 5 p. 209-215, mar. 1999.
59. SMITH, J. Biotechnology. 5a edição. Reino Unido: Cambrigde University Press,
2009. 266p.
60. STAMATIS-NICK, C. L.; GEORGE, C. T. Monoclonal antibodies and fusion
proteins in medicine. The Journal of Allergy and Clinical Immunology, v. 116,
n. 4, pg. 721-729, 2017.
61. TAN, J.; YANG, S.; WU, W. Basiliximab (Simulect) reduces acute rejection
among sensitized kidney allograft recipients. Transplant Proceedings, China,
v. 37, n. 2, pg. 903-905, 2005.
62. VAN DEN HOUT, J. M.; et al. Enzyme therapy for pompe disease with
recombinant human alpha-glucosidase from rabbit milk. Journal of inherited
metabolic disease, Holanda, v. 24, n. 2, pg. 266-274, 2001.
63. VELLARD, M. The enzyme as drug: application of enzymes as pharmaceuticals.
Current Opinion in Biotechnology, EUA, v. 14, n. 4, pg. 444-450, 2003.
64. WALSH, G. Biopharmaceutical benchmarks 2014. Nature
biotechnology, República da Irlanda, v.28, n.9, p.992-1000, 2014.
65. WALSH, G. Current status of biopharmaceuticals: Approved products and trends
in approvals. Modern Biopharmaceuticals: Design, Development and
Optimization, p. 1-34, 2005.
66. WALSH, G. Pharmaceutical biotechnology: concepts and applications. 1a
edição. República da Irlanda: John Wiley & Sons, 2007. 480p.
67. WALSH G. Therapeutic insulin and their large-scale manufacture. Applied
Microbiology Biotechnology, República da Irlanda, v. 67, n. 2, p. 151-159,
2005.
68. WERMUTH, C. The Practice of Medicinal Chemistry. 4a ed. EUA: Academic
Press, 2008. 902p.
69. WEISS, M.; STEINER, D. F.; PHILIPSON, L. H. Insulin Biosynthesis, Secretion,
Structure, and Structure-Activity Relationships. USA: Endotext, 2014.
70. WILD, S.; et al. Global prevalence of diabetes: estimates for the year 2000 and
projections for 2030. Diabetes Care, Escócia, v. 27, n. 5, pg 1047-1053, 2004
37
71. ZAHA, A.; FERREIRA, H. B.; PASSAGLIA, L. M. P. (Org.). Biologia molecular
básica. 5a edição. Porto Alegre: ArtMed, 2014. 416 p.
72. ZHANG C. Hybridoma technology for the generation of monoclonal antibodies.
PROETZEL, G.; EBERSBACH, H. Antibody methods and protocols. USA:
Springer, 2012. p. 117-135.
73. Disponível em: <http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs378/en/> Acesso
em: 31/01/2017.
74. Disponível em: <http://annualreport.gsk.com/> Acesso em: 31/07/2017.
75. Disponível em: <http://www.diabetesforecast.org/2013/jul/making-
insulin.html?referrer=https://www.google.com.br/> Acesso em: 15/02/2017.
76. Disponível em: <
http://www.anvisa.gov.br/datavisa/fila_bula/frmVisualizarBula.asp?pNuTransac
ao=2875552013&pIdAnexo=1570369. > Acesso em: 15/02/2017.
77. Disponível em: <https://www.forbes.com/sites/bernardmunos/2016/01/04/2015-
new-drug-approvals-hit-66-year-high/#2d919c967874> Acesso em: 23/04/2017.
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