Igor Scliar
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  • Foto do escritorMiguel Alves

Proteínas recombinantes

Há 40 anos, a técnica revolucionária da recombinação proteica impacta nossa rotina nos mais diversos setores como medicina, agricultura, alimentos e até na indústria têxtil. A técnica não para de evoluir e hoje já pode ser inclusive utilizada para melhorar o diagnóstico de doenças chamadas de negligenciadas, como a dengue. Neste post, vamos conferir como iniciou esta técnica, grandes feitos e perspectivas futuras onde ela pode ser implementada, na bancada e na clínica.



O que são proteínas recombinantes?


As proteínas são macromoléculas essenciais presentes em todos os seres vivos, capazes tanto de desempenhar papel estrutural como participar de diversos processos biológicos, como por exemplo as enzimas, auxiliando nas lises e interações celulares.


Dependendo da sua sequência de aminoácidos, elas influenciam atividades específicas e ações únicas no organismo. Com o avanço da tecnologia, é possível construí-las ou alterá-las em laboratório, formando as chamadas proteínas recombinantes.


Surgimento das proteínas recombinantes


Em 1923 Frederick Grant e John James receberam o prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina pela extração do hormônio insulina. Por cerca de dois anos, eles realizaram experimentos com o objetivo de purificar a amostra proveniente de cachorros, que futuramente seria capaz de tratar pacientes diabéticos. Mesmo com efeito, moléculas exógenas sempre causam reações não desejadas e possuem desempenho aquém do esperado. Assim, avançando no tema, a técnica de recombinação da insulina foi aprovada em 1982, através da técnica de transcrição e tradução do DNA, chamada clonagem molecular. Nela, ocorre a montagem de moléculas de DNA compostas de fragmentos de conteúdo genético de interesse. O gene é guiado para um local da célula onde existe a capacidade de replicar as moléculas, criando um DNA quimérico.


A partir do avanço na genômica e na indústria biotecnológica, a capacidade de expressar proteínas através de modificações pós-traducionais forneceu uma ampla gama de aplicações em diversos sistemas biológicos, desde o ponto inicial da compreensão da sua função até a produção de enzimas utilizadas na elaboração de vacinas e anticorpos.


O processo para a produção de uma proteína recombinante inicia-se com a seleção de um alvo e a escolha do sistema para expressar essa molécula, podendo ser bactérias ou células de mamíferos. A partir do processo de clonagem molecular, seleciona-se a sequência do material genético, que codifica a proteína de interesse, que por sua vez é isolada e transcrita reversamente, fornecendo o DNA complementar (cDNA) que será utilizado para amplificar a sequência de interesse através do PCR. Obtendo o cDNA, é necessário que haja a inserção do gene no organismo hospedeiro e que ele seja capaz de realizar cópias da proteína. Para isso, o cDNA é inserido em um plasmídeo recombinante que o insere dentro das células, sendo possível a auto replicação. Por fim há a transformação em sistema de expressão e seleção que é verificado através de controle de qualidade, todo esse processo para que então haja a produção e purificação em larga escala.






Possíveis aplicações:


Por sua versatilidade, as proteínas são valiosas para na área de pesquisa industrial e médica, sendo capazes de serem reestruturadas, adicionando, removendo ou alterando a sequência de aminoácidos com o objetivo de alterar sua função ou aumentar a pureza da proteína na amostra. Tudo isso fornece aos pesquisadores o poder de investigação mais apurado e auxilia desde a pesquisa básica até a área farmacêutica industrial.


Vacinas de proteína recombinante:


Uma vacina produzida a partir de uma subunidade de proteína se mostra mais vantajosa e veloz na utilização dos fragmentos de um patógeno para replicação. Em um cenário recente, essa técnica foi crucial para a produção de vacinas no combate a COVID-19. Cumprindo os requisitos de eficácia e segurança, foi utilizada a proteína Spike (S) como alvo presente no vírus Sars-CoV-2 para o desenvolvimento da vacina Covid-19 (recombinante) produzida pela Fiocruz e a Biomanguinhos, em março de 2021.


Ensaio de imunoabsorção enzimática (ELISA)


Ensaio de biologia molecular que visa a detecção ou quantificação de moléculas de interesse como anticorpos e proteínas, essenciais em pesquisas básicas e utilizado também na realização de ensaios de diagnóstico sorológico. Aumentando a especificidade de reconhecimento sem interferir na sensibilidade dos receptores além de evitar a reatividade cruzada de anticorpos.


Testes rápidos


São testes imunocromatográficos de diagnóstico, adequados principalmente para triagem médica ou emergência, disponíveis nas unidades de saúde pelo país. São capazes de identificar se o agente infeccioso está presente no organismo detectando IgG e IgM. Podemos imaginar a utilização da proteína recombinante como sendo um método inovador para a detecção de doenças cujos métodos atuais de diagnóstico ainda apresentam resultados com alto nível de reação cruzada. Nestes casos, as proteínas recombinantes seriam o alvo dos anticorpos presentes nas amostras testadas conferindo maior assertibilidade.


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Um caso prático e 100% nacional?


Levando em consideração todos os aspectos aqui citados, vale ressaltar os resultados que essa inovação é capaz de providenciar. Um estudo foi elaborado na Universidade de São Paulo com o intuito de alcançar maior especificidade através do diagnóstico sorológico do vírus da dengue, responsável pela epidemia no Brasil em 2015 que levou a 986 mortes confirmadas e segue sendo uma questão endêmica no país. A falta de assertividade dos testes atuais, disponibilizados amplamente no sistema de saúde do Brasil, onde a reação cruzada se dá a partir do reconhecimento de regiões similares das proteínas virais, foi a principal causa do trabalho. Dessa forma, os pesquisadores utilizaram de antígenos recombinantes na técnica de ELISA, elaborados para detectar uma proteína não estrutural pertencente ao vírus da Dengue, sendo de extrema importância a discriminação sorológica entre os vírus da dengue e Zika. O artigo mostra uma especificidade de 93% e sensibilidade de 82%, provando ser uma ótima possibilidade para diagnóstico diferencial para o vírus da Dengue.


Da bancada ao mercado


O grupo da USP transformou a potencial tecnologia em inovação através da sua comercialização pela startup DeltaLys Biotechnology. Formada por cientistas, a DeltaLys Biotechnology é uma empresa nascida na USP a partir da aplicação de muito conhecimento técnico ao desejo de levar para o mundo real soluções diagnósticas para arboviroses com Zika, Dengue, Chikungunya e Febre Amarela. Em 2016, com a epidemia de Zika, no Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo (ICB/ USP), pesquisadores iniciaram o desenvolvimento de um método de diagnóstico sorológico específico para Zika baseado na plataforma de ELISA sem apresentação de reatividade cruzada com Dengue, vírus da mesma família e altamente circulante no Brasil. Em 2018 o kit diagnóstico para Zika (IgG) chega ao mercado após desenvolvimento conjunto entre academia e empresa privada de diagnóstico, sendo aprovado para comercialização pela ANVISA em 2019.


As pesquisadoras responsáveis pelos processos de obtenção dos antígenos recombinantes de Dengue (DENV) e Zika (ZIKV), juntando seus anos de experiência nessa área decidem empreender e assim, em 2020 nasceu a DeltaLys Biotechnology. Uma startup com DNA USP voltada especificamente para a produção e comercialização de proteínas recombinantes que possam ser aplicadas em métodos de diagnóstico para arboviroses, a pronta entrega e com qualidade garantida. Atualmente o portfólio da empresa é composto por proteínas de DENV, ZIKV, CHIKV (Chikungunya) e YFV (Febre Amarela). O diagnóstico sorológico específico pode e deve se modernizar muito no Brasil e no mundo e nesse sentido as sócias Mônica e Marianna acreditam que a DeltaLys Biotechnology pode contribuir para essa evolução.


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REFERÊNCIAS


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