Esforço dos pesquisadores envolve o desenvolvimento de métodos e tecnologias que possam contribuir para a prevenção e o tratamento da doença

Com a ajuda de um robô cientista, verificou-se quais compostos inibiam o crescimento das leveduras com o gene do parasita, mas não afetavam as que tinham o gene humano. Foto: Antoninho Perri

Depois de registrar um período de quedas sucessivas dos casos de malária, o Brasil constatou um importante aumento dos números relacionados à doença em 2017. De acordo com dados do Ministério da Saúde, foram consolidadas 174.522 notificações entre janeiro e novembro do ano passado, contra 117.832 em 2016, numa variação de 48%. As causas do avanço da enfermidade são variadas, entre elas a falta de investimento público nas ações de controle. Independentemente das deficiências das políticas públicas e do comportamento cíclico da malária, pesquisadores da Unicamp, de diferentes áreas do conhecimento, não descuidam da doença em seus estudos. Os cientistas têm investigado métodos e tecnologias que possam contribuir para a prevenção e o tratamento desse mal, que traz significativos custos sociais e financeiros para o país.

Uma dessas pesquisas é conduzida pela equipe da professora Elizabeth Bilsland, do Departamento de Biologia Estrutural e Funcional do Instituto de Biologia (IB). Os estudos realizados pelo grupo, em colaboração com as universidades de Cambridge (Reino Unido), Manchester (Reino Unido), Gotemburgo (Suécia) e USP, constaram que o triclosan, um composto utilizado há décadas na formulação de sabonetes e cremes dentais, é capaz de inibir os genes-alvo do parasita causador da malária [o mais prevalente no Brasil é o Plasmodium vivax], tanto em sua fase hepática, quando se desenvolve nas células do fígado, quanto na fase eritrocitária, quando se multiplica nas células do sangue.

Os resultados do estudo, apoiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), foram publicados em janeiro na Scientific Reports, importante revista do Grupo Nature. De acordo com a professora Elizabeth, o trabalho fez uso de um robô com inteligência artificial que está baseado em Manchester. Sua tarefa foi fazer a triagem em larga escala das leveduras construídas pela docente com o propósito de identificar que compostos eram capazes de inibir o alvo do Plasmodium.

Dito de modo simplificado, o que a pesquisadora fez foi otimizar a busca ao desenvolver um método no qual os genes das leveduras foram substituídos por genes humanos e genes-alvo de parasitas causadores de diferentes doenças, entre elas a malária. “Nós marcamos cada levedura com uma proteína fluorescente de cores variadas. Isso nos permitiu cultivar diferentes variedades de leveduras modificadas em um mesmo poço e tratá-las simultaneamente com milhares de drogas. Com a ajuda do robô cientista, nós verificamos quais compostos inibiam o crescimento das leveduras com o gene do parasita, mas não afetavam as que tinham o gene humano”, explica.

Um dos compostos mais promissores nesse sentido, segundo a cientista, foi o triclosan. “Trata-se de um antimicrobiano empregado em produtos de uso diário da população. Nos testes que realizamos, o composto se mostrou capaz de inibir alvos até mesmo de parasitas resistentes aos medicamentos utilizados atualmente no tratamento da malária. Essa capacidade faz do triclosan, sem dúvida nenhuma, um excelente candidato ao desenvolvimento de um novo fármaco para combater a doença”, considera a professora Elizabeth.

O grupo da Unicamp, com a colaboração dos pesquisadores das demais instituições, também desvendou o mecanismo de ação do composto. Conforme a docente, o triclosan age contra uma enzina denominada FAS-II, que cumpre função importante para a sobrevivência do parasita na fase hepática.  Ao mesmo tempo, inibe outra enzima, a DHFR, que desempenha o mesmo papel, mas na fase eritrocitária. “Essa descoberta é relevante porque abre a possibilidade de o composto ser utilizado no tratamento tanto da fase aguda quanto da fase crônica da malária”, afirma a professora Elizabeth.

A pesquisadora assinala que os pacientes com malária vivax, a que mais ocorre no Brasil, permanecem com o parasita em estágio “dormente” no fígado por vários meses. “Cerca de 5% dos pacientes não podem utilizar nenhum dos dois fármacos disponíveis hoje em dia para o tratamento do estágio dormente do parasita, pois eles podem provocar a ruptura das células do sangue. “Como conhecemos os alvos a serem atacados, podemos otimizar o triclosan para que ele aja simultaneamente nas duas fases da doença”, antevê a docente.

Outra vantagem de combater dois alvos ao mesmo tempo, prossegue a cientista, é que dificilmente o parasita conseguirá tornar-se resistente ao composto. “Se o patógeno desenvolver resistência numa etapa, é improvável que faça o mesmo na outra”, diz. Mas qual a viabilidade de o triclosan servir de base para o desenvolvimento de um novo fármaco antimalárico? De acordo com a professora Elizabeth, a meta é totalmente exequível e os pesquisadores já estão trabalhando para isso.

O grupo da Unicamp, em colaboração com a professora Carolina Horta, da Universidade Federal de Goiás (UFG), vai analisar a estrutura do triclosan dentro das enzimas, com o auxílio de programas de computador, para identificar como a molécula pode ser modificada para aumentar a sua eficácia. “Essas modificações estruturais devem ser feitas na Universidade de Gotemburgo, para que façamos testes in vitro em culturas de sangue, em modelo animal e, finalmente, em sangue de pacientes da região amazônica em parceria com pesquisadores renomados da região. Nosso objetivo é chegar a um fármaco que seja eficaz contra a malária vivax”, pontua a pesquisadora.

Ferramentas computacionais otimizam as investigações

O futuro das pesquisas em torno do desenvolvimento de fármacos antimaláricos passa necessariamente pelo uso de recursos computacionais que otimizem a triagem de compostos. A opinião é do professor Fábio Trindade Maranhão Costa, coordenador do Laboratório de Doenças Tropicais, ligado ao Departamento de Genética, Evolução, Microbiologia e Imunologia do Instituto de Biologia (IB) da Unicamp.  “Atualmente, dependendo do algoritmo utilizado e da experiência do manipulador, nós podemos fazer uma boa predição acerca da potencialidade de determinados compostos. Com esse tipo de ferramenta, conseguimos partir de milhões de opções para chegar a um pequeno grupo de interesse”, afirma.

O foco do laboratório coordenado pelo professor Fabio Trindade Costa é justamente as pesquisas voltadas ao desenvolvimento de novos fármacos e vacinas contra as doenças tropicais, notadamente a malária, enfermidade que provoca cerca de 500 mil mortes ao ano no mundo, algo como metade da população de Campinas. Um dos estudos em andamento é conduzido pelo pós-doutorando Gustavo Capatti Cassiano. Ele utiliza ferramentas computacionais para selecionar e predizer que compostos, entre milhões de opções, são ativos e combateriam o parasita causador da malária.

Os modelos computacionais, observa Cassiano, foram desenvolvidos em parceria com o grupo da professora Carolina Horta, da Universidade Federal de Goiás (UFG). Ao utilizar o sistema, os pesquisadores chegaram a cerca de 100 compostos de interesse. “Nós submetemos todos eles a testes in vitro, contra o estágio sanguíneo do patógeno. Dois compostos se mostraram muito promissores. Esse é um exemplo de como as técnicas de triagem virtual podem acelerar o processo. Sem elas, levaríamos muito tempo para tentar chegar ao mesmo resultado”, considera.

A investigação está focada em proteínas denominadas quinases, essenciais ao ciclo de vida do parasita. De acordo com o professor Fabio Costa, os estudos apostaram nas quinases porque a literatura indica que elas são alvos frequentes de compostos com atividade contra o parasita. “O próximo passo é obter mais informações sobre esse alvo, para podermos atacá-lo de forma eficiente”, antecipa. O docente lembra que nunca é demais buscar novos fármacos antimaláricos. Com o passar do tempo, diz, os parasitas se tornam resistentes. “Como eu costumo dizer aos meus alunos, é como pilotar motocicleta. Não se trata de cogitar se um dia você vai cair, mas quando vai cair. Também não se trata de considerar se o parasita vai se tornar resistente, mas quando isso vai acontecer”, compara.

As pesquisas em torno do triclosan, na opinião do professor do IB, são fundamentais porque o composto se mostrou capaz de agir contra um alvo conhecido e de inibir as duas fases do parasita, a hepática e a sanguínea. Além disso, conforme Cassiano, o ataque à fase sexuada do parasita, que se desenvolve no mosquito vetor, também é foco de pesquisa do grupo. “Diminuindo o número de mosquitos infectados, nós estaremos reduzindo consequentemente o número de casos da doença”, pondera o pós-doutorando.

Embora também trabalhe com essa perspectiva, a equipe coordenada pelo professor Fabio Costa considera que o desenvolvimento de uma vacina totalmente eficiente contra a malária ainda levará algum tempo. “Há uma vacina que será colocada brevemente no mercado, mas ela não terá a eficácia necessária para a erradicação da doença. O docente explica que é difícil formular uma vacina contra protozoários porque esses organismos são bastante complexos. “Eles apresentam diversas formas durante seu ciclo de vida e cada uma com conjunto de moléculas distintas, condição que faz com que sejam inimigos mais ‘obstinados’. Daí a importância de contarmos com um bom arsenal de drogas para enfrentá-los, o que exige investimentos constantes em pesquisa e em desenvolvimento”, analisa.

Biossensor de papel faz diagnóstico rápido e preciso da doença

Tão importante quanto pesquisar novas drogas para o tratamento da malária é desenvolver produtos e processos que ajudem no diagnóstico precoce da doença. Quanto mais cedo a enfermidade é detectada, maior é a probabilidade de sucesso da terapia. Partindo dessa premissa, pesquisadores do Instituto de Química (IQ) da Unicamp conceberam um recurso simples, barato, altamente sensível e eficaz para diagnosticar a malária em sua fase inicial: um biossensor composto por uma tira de papel, muito parecida com a utilizada nos testes rápidos de gravidez.

Em contato com amostra de sangue do paciente, o dispositivo indica em um tempo aproximado de 30 minutos, por meio de ensaio colorimétrico e sem necessitar de equipamentos para a obtenção do diagnóstico, se a pessoa está infectada pelo protozoário causador da enfermidade. “Isso representa um ganho importante, visto que o método padrão empregado no diagnóstico da malária [gota espessa] requer um profissional qualificado para a análise no microscópio além de etapas de preparação das lâminas para o exame”, compara o professor Lauro Tatsuo Kubota, diretor do IQ e orientador da tese de doutorado que deu origem à tecnologia, defendida por Glauco Pilon dos Santos.

Kubota coordena uma linha de pesquisa que desenvolve biossensores a partir da filosofia denominada point of care, ou seja, para serem utilizados nos locais de atendimento, em tradução livre. “Para isso, os dispositivos precisam atender a alguns requisitos. Devem ser descartáveis, de fácil manipulação por parte de leigos e ter baixo custo. Nesse caso, nós utilizamos como suporte uma simples tira de papel, que contém anticorpos capazes de identificar a proteína-2 rica em histidina (HRP2), secretada pelo Plasmodium falciparum. Se essa proteína estiver presente na amostra, haverá o aparecimento de uma coloração característica na tira de papel, indicando que o paciente está infectado”, detalha.

Conforme o docente, embora seja possível quantificar a proteína HRP2 pela intensidade da cor no dispositivo para estimar o grau de parasitemia da doença, o biossensor tem como objetivo principal indicar de forma qualitativa se esta proteína está presente na amostra. “O teste é similar ao que identifica a gravidez. Assim como não há meia gravidez, não há meia infecção pela malária”, compara. Os ensaios com amostras de sangue periférico humano foram realizados por meio de cooperação com o Laboratório de Parasitologia do Hospital das Clínicas (HC) da Unicamp, coordenado pelo professor Carlos Emilio Levy. “Nos testes, obtivemos 100% de acerto”, acrescenta o pesquisador.

O custo de produção do biossensor, estima o professor Kubota, ficou em torno de US$ 0,50, considerando somente os materiais empregados. “É um custo baixo, que pode ser reduzido um pouco mais caso o dispositivo seja fabricado em larga escala. Trata-se de uma tecnologia que pode auxiliar os programas de enfrentamento à malária não apenas no Brasil, mas em outros países de clima tropical onde a doença ainda atinge um grande número de pessoas”, entende.

Além do biossensor para o diagnóstico precoce da malária, a linha de pesquisa conduzida pelo docente tem investigado tecnologias semelhantes para uso em outras situações. “Atualmente, estamos trabalhando no desenvolvimento um biossensor para detecção de biomarcadores cardíacos. A filosofia é sempre a mesma: queremos um produto simples, barato e que possa contribuir para melhorar a qualidade de vida das pessoas”. Os estudos contam com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). Com informações da Unicamp

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biossensor, malária, plasmodium, triclosan, Unicamp

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