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