Rang e Dale: Farmacologia

Humphrey P. Rang · Capítulo 63 de 751

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Rang e Dale: Farmacologia

Proteínas e polipeptídios

cadáver humano (ver Capítulo 34), estão entre as primeiras proteínas

terapêuticas a serem usadas e, por muitos anos, estes extratos purificados

constituíram a única opção de tratamento para doenças de déficit de

proteínas hormonais. No entanto, havia problemas. Dificuldades técnicas na

extração do hormônio dos tecidos levaram frequentemente a rendimentos

que desapontaram. A administração de hormônios animais (p. ex., insulina

de porco) a humanos podia causar uma resposta imune, e existia outro

perigo insidioso – a transmissão de agentes infecciosos entre espécies ou

entre pessoas. Isso foi sublinhado nos anos 1970, quando casos de doença

de Creutzfeldt-Jakob (ver Capítulo 41) foram observados em pacientes

tratados com hormônio de crescimento humano obtido de cadáveres. Este

grave problema foi posteriormente atribuído à contaminação de glândulas

pituitárias de doadores com príons infecciosos (ver Capítulo 41). O advento

das técnicas de “engenharia genética” ofereceu, muitas vezes, uma nova

forma de lidar com esses problemas perenes.

 

PROTEÍNAS E POLIPEPTÍDIOS

Os biofármacos atualmente em uso são classificados, em geral, como

agentes de primeira ou segunda geração. Os biofármacos de primeira

geração são em geral cópias diretas de hormônios humanos ou outras

proteínas, preparadas pela transfecção do gene humano para um sistema de

expressão adequado (uma linha celular que produza a proteína em

quantidade apreciável), coleta e purificação da proteína recombinante para

usar como fármaco. O primeiro agente a ser produzido desta forma foi a

insulina humana recombinante, em 1982.

Os biofármacos de segunda geração são aqueles que foram desenhados;

ou seja, ou o gene foi deliberadamente alterado após a transfecção, de modo que a estrutura da proteína recombinante fica alterada, ou alguma alteração

é feita ao produto final purificado. Essas alterações são geralmente feitas

para melhorar algum aspecto do perfil de atividade da proteína. As insulinas

humanas recombinantes desenhadas para atuar mais depressa ou durar mais

tempo estiveram entre as primeiras na sua classe a serem comercializadas; a

Tabela 5.1 contém outros exemplos.

 

■ Métodos de produção

▼ Existem diversos problemas associados com a produção de qualquer

tipo de proteína recombinante, e um dos mais prementes é a escolha do

sistema de expressão. Muitas proteínas recombinantes são expressas em

sistemas de bactérias (p. ex., Escherichia coli), que é útil porque as

culturas crescem rapidamente e são normalmente fáceis de manipular.

As desvantagens incluem o fato de o produto poder conter endotoxinas

bacterianas, que têm de ser removidas antes da administração a

pacientes, e também que as células bacterianas diferem das células dos

mamíferos nos padrões de processamento pós-traducional (p. ex.,

glicosilação) de proteínas, podendo afetar a ação biológica da proteína.

Para contornar esses problemas, células de mamíferos (p. ex., células de

ovário de camundongo chinês [CHO]) podem também ser usadas como

sistemas de expressão, embora tais células necessitem de culturas mais

cuidadosas, cresçam mais lentamente do que as bactérias e gerem

menos produto, tudo isso contribuindo para o custo final do

medicamento.

Um grande número de tecnologias emergentes irá transformar o

processo de produção. O uso de plantas para produzir proteínas

recombinantes atraiu interesse considerável (Melnik e Stoger, 2013).

Várias espécies mostraram ser promissoras, incluindo a planta do

tabaco. Genes humanos de interesse podem ser imediatamente

transfectados para a planta usando o vírus mosaico do tabaco como

vetor; a plantação cresce rapidamente (produz uma biomassa elevada) e

oferece uma série de outras vantagens. As plantas comestíveis, como

alface e bananas, poderiam ser usadas para produzir algumas proteínas

oralmente ativas, como vacinas, que poderiam depois ser consumidas

diretamente sem a necessidade de purificação prévia. Várias proteínas

desse tipo já foram produzidas em plantas, e entraram em ensaios

clínicos (Kwon et al., 2013).

Outra tecnologia que poderia aumentar drasticamente o rendimento das

proteínas recombinantes humanas é o gado transgênico. Uma vaca

leiteira consegue produzir cerca de 10.000 l de leite por ano, e as

proteínas recombinantes introduzidas no genoma e sob o controle de

promotores que regulam a produção de outras proteínas do leite

gerariam produto em quantidade de até 1 g/l (Brink et al., 2000).

 

Tabela 5.1 Alguns exemplos de biofármacos.

 

Razão para

Classe Tipo Biofármaco Alteração Alvo Indicação

mudança

Receptor de

Proteína Insulina humana Nenhuma Diabetes N/A

insulina

Primeira

geração Hormônio do hormônio do Receptor de Nanismo pituitário,

Proteína crescimento Nenhuma N/A

crescimento síndrome de Turner

humano

(agonista)

Segunda Hormônio de

Sequência Receptor de

geração Proteína Insulina Diabetes ação mais

de AA insulina

rápida

Proteína Análogo da Sequência Replicação viral Infecção viral Atividade

interferona de AA antiviral

superior

Enzima Resíduo de Promove a

Proteína Glicocerebrosídios Doença de Gaucher

glicocerebrosidase carboidrato fagocitose

Análogo da Resíduo de Receptor de Prolonga a

Proteína Anemia

eritropoetina carboidrato eritropoetina meia-vida

Converte

Sequência Receptor de agonista em

Hormônio do

de AA, hormônio do antagonista

Proteína crescimento Acromegalia

grupo crescimento com duração

humano

prostético (antagonista) de ação mais

longa

a mAb Fator de necrose Persiste na

Proteína Adalimumabe Doença reumatoide

humanizado tumoral circulação

mAb Asma mediada por Persiste na

Proteína Omalizumabe IgE

humanizado IgE circulação

Oligonucleotídio Nucleotídios Gene da Hipercolesterolemia

Mipomerseno Estabilidade

antisense modi cados apolipoproteína B familiar

Oligonucleotídio Nucleotídios Gene da Distro a muscular

Eteplirsena Estabilidade

antisense modi cados distro na de Duchenne

Proteína do

Oligonucleotídio Nucleotídios neurônio motor Atro a muscular

Nusinersena Estabilidade

antisense modi cados sobrevivente espinal

(SMN 1)

a Os nomes dos anticorpos monoclonais terapêuticos terminam todos em “-mabe”, tendo como pre xo uma indicação da

natureza da sua espécie: -umabe (humano), -omabe (rato), -ximabe (quimera), -zumabe (humanizado).

AA, aminoácidos; IgE, imunoglobulina E; mAb, anticorpo monoclonal.

(Fonte: Walsh, 2004; Formulário Nacional Britânico; e outros.)

 

■ Proteínas construídas por engenharia

Existem várias formas pelas quais as proteínas podem ser alteradas antes da

expressão. A alteração da sequência de nucleotídios do gene codificador

pode ser usada para mudar aminoácidos individuais ou, de fato, regiões

inteiras da cadeia polipeptídica. Existem boas razões para se construírem

proteínas por engenharia, o que, desta forma, constitui uma vantagem. Estas

incluem:

 

• Modificação de propriedades farmacocinéticas

• Criação de proteínas novas por fusão ou outras

• Redução da imunogenicidade, por exemplo, mediante humanização da

proteína.

 

É frequentemente útil modificar as propriedades farmacocinéticas das

proteínas recombinantes. As alterações na estrutura da insulina humana, por

exemplo, originaram uma forma do hormônio que não se autoassocia

durante o armazenamento e, portanto, era de ação mais rápida e mais fácil

de gerir. A meia-vida de proteínas no sangue pode ser muitas vezes

aumentada por PEGilação (ver Capítulo 11), a adição de polietilenoglicol à

molécula. Essa abordagem de engenharia pós-traducional foi aplicada a

alguns hormônios humanos, como o hormônio do crescimento

recombinante, interferonas e outras. Isso não é meramente uma

conveniência para os pacientes; também reduz o custo global do tratamento,

um fator importante na adoção deste tipo de terapia.

As proteínas de fusão compreendem duas ou mais proteínas produzidas

por engenharia que são expressas como uma única cadeia polipeptídica, por

vezes agregadas por um pequeno conector. Um exemplo é o etanercepte, um fármaco anti-inflamatório usado no tratamento da artrite reumatoide e