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.

____________________________ ____________________________

Data e assinatura do aluno(a) Data e assinatura do orientador(a)

Scanned by CamScanner