Para onde caminha a ciência médica

Prof. Dr. Jorge Kalil

AgendaAgenda

Seqüenciamento genoma humano. Por que não resolveu tudo? Suscetibilidade genética a doenças Farmacogenética e a medicina personalizada Proteômica – por onde vamos? Descoberta de novos medicamentos Empirismo x Ciência – Glivec Vacinas Combinação de medicamentos Novos paradigmas para terapias Produtos biológicos: macromoléculas e anticorpos monoclonais Transplantes de órgãos e de células

Spot picking

Trypsin digestion 

Q-Tof-MS and MS/MS Tryptic fragments sequencing

 

MASCOT engine search

 

 

 

 

2D-SDS PAGE of venom

Electric milking

Protein Identification

Estratégia alternativa: sequenciamento de peptídeos Estratégia alternativa: sequenciamento de peptídeos com espectrômetro Q-Tof MScom espectrômetro Q-Tof MS

Qual a identidade dos alérgenos?

Identificação dos spots

Seleção de spots específicos

gel nitrocelulose Western Blotting

Soro e conjugado anti-IgE

Veneno de insetosVeneno de insetos

Análise proteômica dos antígenos potenciais do venenos das vespas Polybia paulista e Agelaia pallipes:

100 gls de veneno de Polybia paulista

Digestão tríptica

Espectrometria de massa:

Eletroforese 2D

Identificação das ProteínasLeucotoxina Proteinas do tipo: hsp70 e hsp60Protease dependente de ATPProteínas com domínio de Zinco Fosfolipase A2

Identificação das ProteínasLeucotoxina Proteinas do tipo: hsp70 e hsp60Protease dependente de ATPProteínas com domínio de Zinco Fosfolipase A2

Análises proteômica e genômica: Workstation robótica, espectrômetro de massa e scanner microarray cDNA

Infra estrutura Legal e

Regulatória

Cadeia de Valor - Inovação em Saúde

•Desenvolvimento denovas tecnologias

•Pesquisa básica em instituições acadêmicas

•Pesquisa •Fábricas

•Transparência

•Proteção à propriedade intelectual

•Mercados de capital

•Ciência baseada em padrões internacionais

•A infra-estrutura legal e regulatória assegura inovação e investimentos

•Cadeia produtiva segura

•Necessidade de assuntos legais e regulatórios

Pesquisa

Identifica novostratamentos

Desenvolvimento

Novo produtoaprovado

Gera inovação

Distribuição

Saúde Paciente com acesso a

informação

Melhoria dasaúde

Trabalhadores mais

produtivos

Marketing e Manufatura

ROI

Retorno doInvestimento

Setor Privado

Pacientes com doenças não tratadas contribuem com o aumento das necessidades médicas

•Educação e treinamento

Universidade Centros de Pesquisa

Estudos clinicos

Pesquisa fundamental Clínica

Epidemiologia

Proteômica

Terapia celularReconhecimento T

Detecção citocinas

Array cDNA

Produção de recombinantes

Processo GMP

Sequenciamento DNA

Polimorfismos genéticos

Humanizaçao de anticorpos

Produção em massa

Vacina DNA

Modelos animais

Agentes terapêuticos

Ensaio clínico

Rotas tecnológicas

Custo da InovaçãoDescoberta e Desenvolvimento de Novas Drogas

15 IntroduçãoRegistro

Desenvolvimento

PesquisaBásica

1

2

2-5

5

5.000 Substâncias

>10.000 Substâncias

Testes Clínicos(Humanos))

Testes Pré-clínicos

Síntese Busca & Avaliação

Fase IV

Fase III

Fase II

Fase I

Fonte: Tufts Center for the Study of Drug Development (2003)

An

os

0

US$ 897 milhões

Média das Média das Indústrias dos Indústrias dos

EUAEUA

Telecomu-Telecomu-nicaçõesnicações AutomotivaAutomotiva EletrônicaEletrônica

P&D P&D FarmacêuticaFarmacêutica

% sobre vendas

5%5% 6%6%

21%21%

4%4%4%4%

Gastos com P&D – 40 bilhões em 2000

Artigos Científicos e PatentesArtigos Científicos e Patentes

0%

2%

4%

6%

8%

Brasil Inglaterra Alemanha França Itália Israel Coréia

% m

un

dia

l d

e A

rtig

os

e P

aten

tes

% artigos % patentes

29.086

94.33390.635

51.527

13.9135.924

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

Brasil (2000) Coréia (2000)

Cie

nti

sta

s e

En

ge

nh

eir

os

Empresas Universidades Institutos

Fontes: Br 1996: Anpei, INEP; Br 2000: MCT, Inep; Coréia: http://www.most.go.kr/

Brasil e Coréia: Cientistas e Engenheiros

BiofármacosBiofármacos

Processo de produção complexo: Clonagem, cultivo e purificação;

Sistemas de Expressão: Procarioto & Eucarioto

Diferem dos produtos farmacêuticos convencionais (pequenas moléculas): Complexidade estrutural; Imunogenicidade; Dimensões; Processo; Etc...

O futuro da indústria biofarmacêutica está nas O futuro da indústria biofarmacêutica está nas proteínas glicosiladas...proteínas glicosiladas...

Biotecnologia ClássicaBiotecnologia ClássicaProdução de Insulina Humana RecombinanteProdução de Insulina Humana Recombinante

Diabetes Tipo I Células beta-pancreáticas destruídas; Insulinoterapia;

Biotecnologia ModernaBiotecnologia ModernaTipos de Insulina Humana Recombinante Tipos de Insulina Humana Recombinante

Investimento SIA/SUS 2008Investimento SIA/SUS 2008

Um produto medicinal biosimilar é um sucessor de um produto biológico cuja proteção por patente não mais se aplica;

É comparável ao produto “referência/comparador” em termos de qualidade, segurança e eficácia;

O produto biosimilar geralmente é aprovado para as mesmas indicações que o produto referência, visto que eles possuem o mesmo mecanismo de ação.

Não passa por todas as fases de estudo clínico;

Um Biossimilar não é um biogenérico ou um genérico Um Biossimilar não é um biogenérico ou um genérico biológico.biológico.

Principio da Intercambialidade!!

O que é um biossimilar?O que é um biossimilar?

EFEITO DO USO DO ANTI-CD3 BUTANCOR NOS PACIENTES DE TRANSPLANTE RENAL

CLINICAL UTILIZATION OF ANTI-CD3 MAb IN TRANSPLANTATION

<50

<50

<50

<50

<50

<50

<50

<50

<50

<10

0

0

27

16

7

3

After (mm3)

rejection reversionnsKIDNEYRGV

Organ loss**nsKIDNEYDSS

rejection reversionnsKIDNEYEMG

profilaxynsKIDNEYMTCP

profilaxynsKIDNEYRPG

profilaxynsKIDNEYMFA

rejection reversionnsKIDNEYNBS

Organ loss*nsKIDNEYMED

rejection reversionnsKIDNEYLCMS

profilaxynsKIDNEYJGCS

rejection reversion870LIVERACG

rejection reversion688HEARTRRL

rejection reversion1.140LIVERNSF

rejection reversionndLIVEREAR

rejection reversion2.364LIVERMSP

rejection reversion1.790KIDNEYMBM

Before(mm3)

CLINICAL RESPONSECD3+ CELLSGRAFTPATIENT

The anti-CD3 MAb removes of circulation the CD3 positive cells, responsible for the acute cellular rejection of the grafted organ. During its utilization the CD3 cells number drops drastically making possible the organ engraftment.

* Probably humoral rejection; ** nefrectomy due to infection

nd – not done; ns – not supplied

0 10 20 30 40 500

20

40

60

80

100ME+p277 n=5ME n=5Tx NM n=5

Dias pós-transplante

% d

e so

bre

vid

a d

o e

nxe

rto

Tx cardíaco em camundongos:Tx cardíaco em camundongos:Curvas de sobrevida. Imunização intranasal de p277 Curvas de sobrevida. Imunização intranasal de p277 (Hsp60)+microesferas lipofílicas(Hsp60)+microesferas lipofílicas

p=0,0017

Tx NM = 9 diasTx NM = 9 dias

Tx ME = 17 diasTx ME = 17 dias

Tx p277+ME = 28 diasTx p277+ME = 28 dias

p277+ ME Intranasal- Retardo rejeição ao Tx cardiacop277+ ME Intranasal- Retardo rejeição ao Tx cardiaco

Grupo Tx - Lab. Imunologia - InCor - 2002

ANTI-CD3 BUTANCOR- Produzido no Instituto Butantan pelo cultivo de hibridoma em biorreator, em sistema de perfusão, em meio livre de soro.- Testado por citometria de fluxo em comparação com o Orthoclone e na clínica, sob supervisão do InCor.

ENBREL® (Etanercept)

Inibidor do TNF Nova terapia para tratamento de

artrite reumatóide Dose recomendada para adultos

injeção SC 25 mg 2X/semana

Melhora da artrite reumatóide após tratamento com Etanercept

35

30

25

20

15

10

5TNFR:Fc/Placebo TNFR:Fc/Placebo

0 0

0 1 2 3 4 5

Me

an

join

t c

ou

nt

Months

TNFR:Fc, 10 mgTNFR:Fc, 25 mg35

30

25

20

15

10

5

40 40

6 0 1 2 3 4 5 6

Dor nas articulações

Edema nas articulações Placebo

Double-Blind Randomized Placebo Controlled Study of Mucosal Leishmaniasis Treated with Pentoxifylline Plus Antimony0

.48**12.8 ± 5.711.4 ± 5.4Follow-up (months)

.03**182 ± 12075 ± 33Time to cure (months)

.04*4/100/10Therapeutic failure

P-valueAntimony plus Placebo

Antimony plus Pentoxifylline

Clinical data

*Fisher’s exact test ** T test

TNF-a plasmático na Doença de Chagas: correlação com formas clínicas

TN

F

pla

smát

ico

(p

g/m

l)

Normais IND CCC FE>.5 CCC FE<.5 CDI0

2

4

6

10

20

30

*

** ***

Ferreira et al, 2003

Curva de sobrevida durante fase crônica da infecção por T. cruzi e após

tratamento com Etanercept

Tratamento

Início: 262 dias PI

Término: 332 dias PI

duração: 70 dias

*

0 10 20 30 40 50 60 70 80

0

20

40

60

80

100

controle (n=16)

controle inf (n=14)

inf + TNFR (n=13)

dias após tratamento

% s

ob

rev

ivê

nc

ia

* p=0,03 vs. controle inf

Group A streptococcal Diseases

Superficial Infection•Pharyngitis•Pyoderma

Invasive Diseases•Septicaemia•Pneumonia

•Osteomyelitis •Necrotising fasciitis

Toxin Mediated Diseases

•Scarlet Fever•Streptococcal Toxic Shock Syndrome

Post-streptococcal Autoimmune Sequelae

•Acute Rheumatic Fever •Rheumatic Heart Disease

•Post-streptococcal Glomerulonephritis

GAS deathsMore than 500,000 /

year

Rheumatic Fever

Universal incidence: 1 - 4% children (5 - 16 years)

• S. pyogenes untreated throat infection

•RHD - 30 to 45 % of RF patients

Registered cases in the world

GAS pharyngitis - 616 million cases

•RHD - 15.6 million cases

•More than 200,000 deaths/year

Carapetis J, WHO 2004

S. pyogenes

Ativação Linf T e B

Anticorpos protetores

Cels memória T e B

ThroatVaccination

T and B lymphocytes activation

Protective antibodies

T and B memory cells

253 – 350 aa residues

20 mers overlapping peptides

C - 1 215-249

C - 2 250-284

C - 3 285-308

D 309-450

M5 Protein Robinson et al, Infect Immun, 1991

NH2 A1 - 6

B1 - 4

C 1, 2,3

D COOH

Vaccine Design

Search of Protective T and B Epitopes

Guilherme et al, Clin Dev Immunol, 2006

MHC/Peptide

T CellAPC

T epitope

(1-22 aa)

B epitope

(31-55 aa)

Patents INPI – 0501290 / 0604997-4, PCT-BR07/000184

Guilherme et al, 2010 submitted

PepVac StreptIncor Vaccine EpitopeMagnetic Nuclear Ressonance

PDB ID 2KK9 RCSB 101224

Guilherme et al, Clin Dev Immunol. 2006

S. pyogenesAdhesion - Adhesion/Invasion Inhibition, human sera

S. pyogenes Strains Adhesion/Invasion Inhibition

%M5 99.0

M6 99.0

M44/61 98.0

M87 97.0

M1 90.0

M71 and M22 70.0

UFC without sera > 200.000

Normal individuals sera, epitope B

reactive

S. pyogenesAdhesion -

Adhesion/Invasion Inhibition

Sera of PepVac StreptinCor Immunized Mice

S. pyogenes strain M1 Adhesion/Invasion Inhibition

BALB/c (N=5) 95.0 %

C57BL6 (N=7) 92.0 %

Swiss (N=3) 98.5 %

CFU without sera > 200.000

Challenge After VaccinationOutbred Mice – Swiss

S. pyogenes (M1strain) 1.107 CFU

Immunization Exp. # 1 Exp. # 2

Survival (21days) Survival (21 days)

(N) (N)

PepVac

StreptInCor 4/5 - 80% 5/5 – 100%

Al(OH)3

Saline 2/6 – 30% 2/5 – 40%

Al(OH)3

44Pharnext September 2009 Confidential

Each biological fonction depends upon a molecular NETWORK

which is robustly regulated

Proteins sugars, lipids, vitamins, metals …

Genes Environment

Disease: a molecular network in abnormal state

Multifactorial(robustness !!!)

Normal state

Disease state

45Pharnext September 2009 Confidential

Common drugs modulate the activity of a single target

within the disease network - - -

Can we really cure diseases , by essence multi-factorial,

using Mono-factorial treatments ???

An evolutionfrom

Targeting single protein Targeting whole network

MONO THERAPY PLEOTHERAPYto

Network pharmacology 46

Pharnext September 2009 Confidential

Drugs already known but for other diseases

Much LOWER dose

- has reached its limit - - The next paradigm -

Two approaches already used separately Drug Association (polytherapy):

Tri-therapy for AIDS Hypertension, The polypill combining 5 different cardio-vascular

drugs Diabetes Asthma Parkinson Tuberculosis and other infectious diseases Poly-chemiotherapy in Cancers

Drug repurposing : Aspirin : fever, pain, coagulation More than 20 other approved drugs Most often discovered by serendipity after launch for the first

indication.

Pharnext September 2009 Confidential 47

O Alvo Ideal para Terapia Molecular

Alteração responsável pela carcinogênese

Molécula tem atividade que é:

Indispensável para indução da doença

Dispensável para funcionamento celular normal

Anormalidade presente na maioria dos pacientes com a doença específica

Anormalidade presente na maioria das células tumorais

O Cromossomo Filadélfia

1 2 3 4 5

6 7 8 10 119 12

13 14 15 16 17 18

19 20 21 22 x Y

Translocação t(9;22)

22

bcr

abl

Ph ( or 22q-)

bcr-abl

Proteina de Fusão com atividade de Tirosino Kinase

9 9 q+

Imatinib Mesylate (Gleevec, STI-571)

Phenylaminopyrimidines, 589.7 mw

C29H31N7O•CH4SO3

• CH3SO3H

Mecanismo de Ação

Goldman JM, Melo JV. N Engl J Med. 344:1084-1086.

Seletividade Celular do Imatinib Mesylate: IC50 M

Kinases Inibidas Kinases Não Inibidas

v-ABL 0.1–0.3 Flt-3 >10p210Bcr-Abl 0.25 c-Fms, v-Fms >10p185Bcr-Abl 0.25 EGF receptor >100TEL-Abl 0.35 c-erbB2 >100PDGF-R 0.1 Insulin receptor >100TEL-PDGF-R 0.15 IGF-I receptor >100c-Kit 0.1 v-Src >10

JAK-2 >100

PDGF-R = platelet-derived growth factor receptor; EGF = epidermal growth factor; IGF-I = insulin-like growth factor-I.Druker BJ et al. Nat Med. 1996;2:561-566.

CâncerCâncer Vacinas terapêuticas para CâncerVacinas terapêuticas para CâncerVacinas terapêuticas para CâncerVacinas terapêuticas para Câncer

GLP , GMP , GCPGLP , GMP , GCP

Ensaio Clínico Fase II

vacina de DNA recombinante

Melanoma metastático e CA próstata

Ensaio Clínico Fase II

vacina de DNA recombinante

Melanoma metastático e CA próstata

Ensaio Clínico Fase I

Injeção intratumoral de vacina de

DNA recombinante contendo

Hsp65, CA cabeça e pescoço

Ensaio Clínico Fase I

Injeção intratumoral de vacina de

DNA recombinante contendo

Hsp65, CA cabeça e pescoço

Validação pré-clinicaValidação pré-clinica

Conhecimento novoConhecimento novoPre-vac. Post-vac.Vol:52,87mL Vol:25mL

Jan 19 04 Mar 19 04

Células Indiferenciadas/Progenitoras

Duas populações de células progenitoras foram identificadas na medula óssea Células progenitoras hematopoéticas – CPH Células progenitoras mesenquimais – CPM

Stem Cell

CPHpré-eritróidepré-mielóidepré-linfóide

eritrócitosmacrófagosgranulócitos

megacariócitoseosinófilosbasófiloslinfócitos

Auto-Renováveis

Auto-Renováveis

Céls.Comprometidas

Céls.Comprometidas

Céls.Diferenciadas

Céls.Diferenciadas

Céls.Maduras

Céls.Maduras

CPM

céls ósseascéls cartilagíneascéls muscularescélulas nervosas

céls ósseascéls cartilagíneascéls muscularescélulas nervosas

céls precursoras

DESENVOLVIMENTO CELULAR

PLASTICIDADE

INTRODUÇÃO

Lesão Medular

RESULTADOS PARCIAIS

Células tronco colhidas de trinta pacientes

Trinta pacientes submetidos a reinfusão de células tronco através de angiografia medular

20 pacientes submetidos a PESS pós reinfusão

10 pacientes com alterações de PESS evidenciando registro de respostas corticais a partir dos nervos tibiais posteriores

PESSPRÉ INFUSÃO

PÓS INFUSÃO