Rang e Dale: Farmacologia

Humphrey P. Rang · Capítulo 746 de 751

Páginas do PDF

Rang e Dale: Farmacologia

Estágios de um projeto

humano.

Nossa apresentação é propositadamente curta e superficial, sendo

possível encontrar mais detalhes em outras fontes (Hill e Rang, 2013).

 

ESTÁGIOS DE UM PROJETO

A Figura 60.1 mostra, de maneira idealizada, os estágios de um projeto

“típico” com o objetivo de produzir um fármaco comercializável que atenda

a uma necessidade médica em particular (p. ex., retardar a evolução da

doença de Parkinson, da insuficiência cardíaca ou para tratar infecções

resistentes aos fármacos).

De maneira ampla, o processo pode ser dividido em três componentes

principais:

 

1. Descoberta do fármaco, durante a qual as moléculas candidatas são

escolhidas com base nas suas propriedades farmacológicas.

2. Desenvolvimento pré-clínico, durante o qual é realizada ampla variação

de estudos não humanos (p. ex., teste de toxicidade, análise

farmacocinética/farmacodinâmica e formulação).

3. Desenvolvimento clínico, durante o qual o composto selecionado é

testado em relação à sua eficácia, aos efeitos adversos e perigos

potenciais em voluntários e pacientes.

 

Essas fases não seguem necessariamente essa sucessão estrita, como

indicado na Figura 60.1, mas geralmente se superpõem.

 

FASE DA DESCOBERTA DO FÁRMACO

Depois de estabelecida a tarefa de planejar o projeto para descobrir um

novo fármaco para tratamento (p. ex., da doença de Parkinson), por onde começar? Presumindo que estejamos procurando por um novo fármaco, em

vez de desenvolver uma versão “me-too” levemente melhorada de um

fármaco já em uso,1 é necessário, primeiramente, escolher um novo alvo

molecular.

 

Seleção do alvo

Como discutido no Capítulo 2, os alvos dos fármacos são, com poucas

exceções, proteínas funcionais (p. ex., receptores, enzimas, proteínas

transportadoras). Embora, no passado, os programas de descoberta de

fármacos frequentemente tivessem base, com sucesso, na medida de

complexa resposta in vivo (tal como evitar convulsões induzidas

experimentalmente, diminuir o açúcar sanguíneo ou suprimir a resposta

inflamatória, sem necessidade de identificação prévia de alvo para o

fármaco), atualmente é raro, de modo que o primeiro passo é a identificação

do alvo. Isso frequentemente deriva da inteligência biológica. Sabe-se, por

exemplo, que a inibição da enzima conversora da angiotensina diminui a

pressão pela supressão da formação de angiotensina II; assim, fez sentido

procurar antagonistas do receptor vascular da angiotensina II – daí o

sucesso da série “sartana” dos fármacos anti-hipertensivos (ver Capítulo

23). De modo semelhante, o conhecimento de que o câncer de mama é

frequentemente sensível ao estrógeno levou ao desenvolvimento dos

inibidores da aromatase, como o anastrozol, que evita a síntese de

estrógeno. Uma sondagem recente de 1.194 medicamentos aprovados pela

agência norte-americana Food and Drug Administration (FDA) (Santos et

al., 2017) observou que eles atuaram em um total de 893 alvos, dos quais

667 eram proteínas humanas (compreendendo 549 alvos de fármacos de

pequenas moléculas e 146 biofármacos) e os restantes 189 eram alvos de

proteínas de patógenos. No entanto, existem muitas outras proteínas, as quais se acredita terem um papel na doença (estimativas vão de poucas

centenas a vários milhares: Betz, 2005;

http://www.guidetopharmacology.org/lists.jsp), para as quais ainda não há

fármacos conhecidos. Muitos destes representam potenciais pontos de

partida para a descoberta de fármacos e aguardam exploração terapêutica. A

seleção de alvos atingíveis e válidos é o grande desafio.

A sabedoria biológica convencional, com base em rico conjunto de

conhecimento sobre os mecanismos da doença e as vias de sinalização

química, juntamente com a informação genômica, é a base sobre a qual

novos alvos são constantemente escolhidos. Disciplinas como genômica,

bioinformática, proteômica e análise de sistemas vêm desempenhando um

papel cada vez maior por meio da revelação de novas proteínas envolvidas

na marcação química, novos genes envolvidos na doença e novos modelos

de progressão da doença. O pouco espaço impossibilita aqui a discussão

sobre esta área que se inicia; os leitores interessados devem recorrer a

relatos mais detalhados (Lindsay, 2003; Kramer e Cohen, 2004; Hill e

Rang, 2013; Cutler e Voshol, 2015; Kuepfer e Schuppert, 2016).

Figura 60.1 Estágios do desenvolvimento de um novo fármaco “típico”, ou seja,

um composto sintético desenvolvido para uso sistêmico. Apenas as principais atividades executadas em cada estágio são mostradas e os detalhes variam muito com o tipo de fármaco que esteja sendo desenvolvido.

 

De modo geral, é evidente que, em futuro previsível, há amplo escopo

biológico (em termos de novos alvos para os fármacos) para a inovação

terapêutica. O que limita a inovação não é a biologia e a farmacologia

primária, mas outros fatores como má seleção de alvos ou o surgimento de

efeitos adversos não previstos durante o teste clínico, bem como o custo e a

complexidade da descoberta de fármacos e o desenvolvimento em relação à

economia dos cuidados de saúde e questões regulamentares cada vez mais

rigorosas.

 

Procura pelo composto-guia

Após decidir sobre o alvo bioquímico e avaliar a viabilidade do projeto, o

passo seguinte é encontrar os compostos-guia. Aqui nos concentramos em

compostos principais derivados da química sintética. O desenvolvimento de

biofármacos é descrito adiante e no Capítulo 5. Normalmente, o achado

principal envolve clonagem e expressão da proteína-alvo – em geral, a

forma humana, visto que a variação da sequência entre as espécies está

frequentemente associada a diferenças farmacológicas, sendo essencial que

se otimize para a atividade nos seres humanos. Um sistema de ensaio tem

que ser desenvolvido possibilitando que a atividade funcional da proteína-

alvo seja mensurada. Isso poderia ser um ensaio enzimático livre de células,

um ensaio de ligação com base na membrana ou um ensaio de resposta

celular. Ele deve ser criado para funcionar automaticamente, se possível

com leitura óptica (p. ex., fluorescência ou absorção óptica), e em formato

de placa com múltiplos poços (versões com 96, 384, 1.536 ou 3.456 poços

estão disponíveis) por motivos de velocidade e economia. Instalações para o ensaio com controle robótico, capazes de testar dezenas de milhares de

compostos por dia2 em vários ensaios paralelos, são agora lugar-comum na

indústria farmacêutica e tornaram-se o padrão para o início da maioria dos

projetos que visam ao descobrimento de fármacos. Para detalhes de como a

tecnologia está se desenvolvendo, ver Hüser (2006).

Para manter esses monstros famintos funcionando, é necessária uma

biblioteca de compostos muito grande. As grandes companhias geralmente

mantêm coleção crescente de 1 milhão ou mais de compostos sintéticos,

que serão rotineiramente analisados sempre que um novo ensaio for

iniciado. Enquanto, no passado, os compostos eram geralmente sintetizados

e purificados um a um, demorando muitas vezes 1 semana ou mais para

cada composto, o uso da química combinatória torna possível a produção

simultânea de grandes famílias de compostos relacionados. Ao juntar a

química de alta velocidade aos sistemas de ensaio de alto porte, o tempo

necessário durante a fase inicial para encontrar o composto-guia dos

projetos foi reduzido, na maioria dos casos, para alguns meses, o que, no

passado, muitas vezes demorava vários anos. Cada vez mais é utilizada a

cristalografia de raios X e outras técnicas para proporcionar conhecimento

da estrutura tridimensional da proteína-alvo, bem como modelação

molecular computacional para identificar possíveis estruturas-guia na

biblioteca de compostos, de modo a reduzir o número de substâncias a

pesquisar. Os modelos moleculares também podem ser usados para rastrear

um grande número de moléculas hipotéticas – ainda não sintetizadas – para

fornecer diretrizes para a síntese e triagem de novas famílias de compostos.

Refinada desse modo, a pesquisa é frequentemente bem-sucedida em

identificar compostos-guia que apresentam a atividade farmacológica

apropriada e são passíveis de modificação química adicional.

Muitas vezes, os “acertos” detectados na avaliação inicial vêm a ser

moléculas que apresentam características adversas em um fármaco, tais

como peso molecular ou polaridade excessivos ou a presença de

grupamentos conhecidos por estarem associados à toxicidade. A “pré-

avaliação” computadorizada das bibliotecas de compostos é frequentemente

usada para eliminar esses compostos.

Os acertos identificados na análise inicial são usados como base para

preparar grupos de homólogos com a química combinatória para estabelecer

as características estruturais críticas em relação à ligação seletiva com o

alvo. Vários ciclos repetitivos de síntese e de análise costumam ser

necessários para identificar um ou mais compostos-guia para o próximo

estágio.

 

■ Produtos naturais como compostos-guia

Historicamente, produtos naturais, derivados principalmente de fungos e de

plantas, comprovaram ser fonte frutífera de novos agentes terapêuticos,

particularmente no campo dos fármacos anti-infecciosos, anticancerígenos e

imunossupressores. Exemplos familiares incluem penicilina,

estreptomicina e muitos outros antibióticos; alcaloides da vinca;

paclitaxel; ciclosporina e sirolimo (rapamicina). Essas substâncias

servem presumivelmente como função protetora específica, tendo evoluído

a ponto de reconhecerem com grande precisão as moléculas-alvo

vulneráveis em organismos inimigos ou competidores. A superfície desse

recurso foi apenas arranhada, e muitas companhias estão ativamente

engajadas em gerar e testar bibliotecas de produtos naturais com o propósito

de encontrar guias. Os fungos e outros microrganismos são particularmente

apropriados para isso, porque são onipresentes, altamente diversificados e

fáceis de coletar e cultivar em laboratório. Eles também tiveram muito tempo de evolução para desenvolver um arsenal de substâncias efetivas

dirigidas a funções específicas (p. ex., antibacterianos), o que pode, por

vezes, ser utilizado como um composto de início na procura do nosso

fármaco desejado. No entanto, os compostos obtidos das plantas, dos

animais ou dos organismos marinhos são muito mais trabalhosos para se

produzir comercialmente. A sua principal dificuldade para serem

compostos-guia é que eles são, frequentemente, moléculas complexas

difíceis de sintetizar ou de modificar pela química sintética convencional,

de modo que a otimização do guia pode ser difícil e a produção comercial,

muito dispendiosa.

 

Otimização do guia

Os compostos-guia encontrados por análise são a base para o próximo

estágio – a otimização do guia –, no qual o objetivo é (em geral) aumentar a

potência do composto no seu alvo e otimizá-lo com relação a outras

características, tais como a seletividade e as propriedades farmacocinéticas.

Nessa fase, os testes aplicados incluem uma ampla faixa de ensaios em

diferentes sistemas, abrangendo estudos para medir a atividade e o tempo

de atividade dos compostos in vivo (se possível, em modelos animais

simulando os aspectos da situação clínica, ver Capítulo 8) e observando os

efeitos adversos nos animais, evidências de genotoxicidade e, em geral, a

disponibilidade oral. O objetivo da fase da otimização do guia é identificar

um ou mais fármacos candidatos adequados para desenvolvimento

adicional.

Como mostrado na Figura 60.1, apenas um em cada quatro projetos é

bem-sucedido na produção de um fármaco candidato, e isso pode levar até 5

anos. O problema mais comum ocorre quando a otimização do guia se

mostra impossível; apesar da química engenhosa e trabalhosa, os compostos-guia, como adolescentes antissociais, recusam-se a abandonar os