Nova molécula interrompe ciclo de vida do parasita da malária

30 de agosto de 2019

  
Composto inibe enzima importante para o protozoário, interrompendo seu ciclo de vida no organismo humano e impedindo a transmissão para o mosquito vetor; descoberta publicada na Science teve
participação de pesquisadores financiados pela FAPESP (foto: CQMED)

 André Julião | Agência FAPESP – Um grupo internacional de pesquisadores comprovou que uma molécula denominada TCMDC-135051 é capaz de inibir seletivamente uma proteína essencial para o ciclo de vida do Plasmodium falciparum, uma das espécies causadoras da malária.

Os resultados do estudo, publicados nesta sexta-feira (30/8) na Science, abrem caminho para o desenvolvimento de um novo fármaco contra a doença, que tem 200 mil novos casos e mata quase meio milhão de pessoas no mundo anualmente. Um dos obstáculos para a erradicação da malária, atualmente, é o fato de o parasita ter adquirido resistência aos medicamentos existentes.

Entre os autores estão integrantes do Centro de Química Medicinal (CQMED), sediado na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), sob a coordenação do professor Paulo Arruda, e apoiado pela FAPESP por meio do Programa Parceria para Inovação Tecnológica (PITE). O grupo integra a rede do Structural Genomics Consortium (SGC) – consórcio internacional de universidades, governos e indústrias farmacêuticas para acelerar o desenvolvimento de novos medicamentos. O CQMED também é uma Unidade de Inovação da Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial (Embrapii).

Sintetizada pela farmacêutica GSK, a molécula TCMDC-135051 mostrou ação específica sobre a proteína quinase PfCLK3 (sigla para cyclin-dependent–like kinase), sem afetar proteínas humanas.

“A inibição da PfCLK3 afeta o parasita em diferentes estágios de desenvolvimento – tanto no que chamamos de fase assexuada, quando ele se prolifera dentro da célula humana e provoca os sintomas, quanto na fase sexuada, quando pode ser transmitido de volta para o inseto vetor e completa seu ciclo, podendo infectar outros seres humanos”, disse Paulo Godoi, que realizou o trabalho durante pós-doutorado no CQMED.

Também participou do estudo Dev Sriranganadane, que atualmente realiza estágio de pós-doutorado no mesmo centro. A pesquisa foi coordenada por Andrew Tobin, da Universidade de Glasgow, na Escócia.

“O grupo da Unicamp teve um papel essencial nesse projeto. Eles foram capazes de responder se nossa droga poderia ter outros efeitos além de inibir a PfCLK3. Sem essa informação, não poderíamos ter prosseguido com o estudo”, disse Tobin à Agência FAPESP.

Como os parasitas do gênero Plasmodium estão se tornando cada vez mais resistentes às drogas antimaláricas existentes, há uma preocupação crescente em encontrar novos compostos com potencial para serem transformados em fármacos.

“Esse inibidor da PfCLK3 é bastante promissor, pois é capaz de eliminar o parasita em todas as fases do seu ciclo de vida”, disse Godoi.

A PfCLK3 controla a atividade e a produção de outras proteínas importantes para a manutenção da vida do parasita. Ao bloquear sua atividade, a molécula mata o P. falciparum e não só previne a transmissão como pode tratar a doença em humanos.

A TCMDC-135051 foi selecionada entre 24.619 moléculas que poderiam ter efeito sobre a PfCLK3 e foi a que mostrou maior especificidade sobre a proteína do parasita.

O estudo sugere ainda que a molécula tem ação sobre outras espécies de Plasmodium. Segundo Godoi, o composto foi testado in vitro contra as enzimas CLK3 das espécies P. vivax e P. berghei e em cultura de células de P. knowlesi (similar a P. vivax) e P. berghei, mostando atividade para as duas espécies.

"Foi também feito um teste em camundongos infectados com  P. berghei. O resultado in vivo mostrou eliminação do parasita na corrente sanguínea após cinco dias de infecção", disse.

Contribuição brasileira

Para ser considerada segura, uma molécula candidata a se tornar um fármaco não pode interferir com proteínas humanas. Tanto parasitas do gênero Plasmodium quanto seres humanos possuem enzimas do tipo quinase. A quinase humana mais semelhante à proteína PfCLK3 de Plasmodium é a PRPF4B. Assim, para comprovar que a molécula TCMDC-135051 é segura, Tobin entrou em contato com o grupo do CQMED, um dos poucos que estudam a função da PRPF4B humana.

“Colocamos a PRPF4B para interagir com concentrações diferentes da nova molécula. E até a mais alta delas não foi capaz de inibir a enzima humana”, disse Godoi.

Para garantir que a molécula seria segura para um futuro medicamento, os pesquisadores precisavam provar que ela não afetaria a atividade de proteínas importantes para a funcionamento do organismo humano.

“Nós decidimos apostar em uma proteína pouco estudada e agora colhemos o fruto: tornar possível esse estudo com grande potencial para um novo medicamento”, disse Rafael Couñago, coordenador científico do CQMED.

Para se tornar um fármaco, porém, o inibidor ainda precisa passar por novos testes. “Precisamos melhorar ainda mais a segurança da molécula e, então, ela estará pronta para testes em humanos. Essa etapa deve levar de três a cinco anos”, disse Tobin.

O artigo Validation of the protein kinase PfCLK3 as a multistage cross-species malarial drug target (doi: 10.1126/science.aau1682), de Mahmood M. Alam, Ana Sanchez-Azqueta, Omar Janha, Erika L. Flannery, Amit Mahindra, Kopano Mapesa, Aditya B. Char, Dev Sriranganadane, Nicolas M. B. Brancucci, Yevgeniya Antonova-Koch, Kathryn Crouch, Nelson Victor Simwela, Scott B. Millar, Jude Akinwale, Deborah Mitcheson, Lev Solyakov, Kate Dudek, Carolyn Jones, Cleofé Zapatero, Christian Doerig, Davis C. Nwakanma, Maria Jesús Vázquez, Gonzalo Colmenarejo, Maria Jose Lafuente-Monasterio, Maria Luisa Leon, Paulo H. C. Godoi, Jon M. Elkins, Andrew P. Waters, Andrew G. Jamieson, Elena Fernández Álvaro, Lisa C. Ranford-Cartwright, Matthias Marti, Elizabeth A. Winzeler, Francisco Javier Gamo e Andrew B. Tobin, pode ser lido em: https://science.sciencemag.org/content/365/6456/eaau1682.

Cientistas da USP criam versão transgênica do parasita da malária

28/04/2014

Por Karina Toledo
Agência FAPESP – Pesquisadores do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (IB-USP) desenvolveram uma versão transgênica do parasita causador da forma mais agressiva de malária humana – o Plasmodium falciparum – que poderá auxiliar na triagem de novos medicamentos contra a doença.

Modificação faz com que o Plasmodium falciparum torne-se fluorescente na presença de cálcio, íon essencial para sua sobrevivência, e pode ser útil na triagem de novos medicamentos (foto: Wikimedia)

Os resultados da pesquisa – conduzida com apoio da FAPESP durante o doutorado de Lucas Borges Pereira – foram apresentados no dia 15 de abril no “Workshop at the Interface between Physics and Biology”, na sede da FAPESP, em São Paulo.

Foi inserido no parasita um gene que, ao ser expresso, codifica um marcador de cálcio conhecido como GCaMP3, que é formado pela fusão do gene da proteína verde fluorescente (GFP, na sigla em inglês, originário de uma espécie de água-viva) com o gene da proteína calmodulina (CaM, capaz de se ligar ao cálcio) e com o peptídeo M13.
“Na presença de cálcio, ocorre uma interação e a GFP passa a emitir luz. Quanto maior a quantidade do íon maior a fluorescência. É um tipo de ferramenta já muito usada em pesquisas com células de mamífero. O fato de termos conseguido desenvolver uma versão para o parasita que mais mata no mundo é um grande avanço”, afirmou Célia Regina da Silva Garcia, orientadora de Borges e coordenadora do Projeto Temático “Genômica funcional em Plasmodium”.

O cálcio, explicou Garcia, é uma substância essencial para a reprodução do P. falciparum e para os processos de invasão da célula hospedeira.
“A grande vantagem do parasita transgênico é a possibilidade de medir cálcio em tempo real sem usar métodos invasivos, como a extração da célula hospedeira ou a marcação com compostos orgânicos. Dessa forma, podemos estudar [in vitro] os processos fisiológicos de controle de ciclo de vida com a célula intacta e o parasita vivo. Também será possível realizar triagem de novas drogas”, explicou.

Em um estudo anterior publicado no Journal of Cell Biology, a equipe da USP já havia desvendado como o parasita consegue sobreviver no interior das hemácias – as células vermelhas do sangue – onde há dez mil vezes menos cálcio do que o necessário para sua sobrevivência.

No momento em que o parasita penetra na hemácia, parte da membrana da célula sanguínea se dobra e forma uma bolsa ao redor do protozoário chamada vacúolo parasitóforo. Dessa forma, o parasita cria um ambiente rico em cálcio ao seu redor. Uma proteína da parede dessa bolsa, a enzima Ca++ ATPase, exerce um papel essencial nesse processo, por captar cálcio do interior da hemácias.
“Drogas como a artemisinina, por exemplo, causam a morte do parasita por inibir a sua capacidade de acumular cálcio. Outros antimaláricos também atuam sobre a via de sinalização por cálcio. Mas precisamos encontrar novas opções terapêuticas, pois os parasitas já estão resistentes às drogas existentes”, disse Garcia.

A ideia do grupo é usar o parasita transgênico como ferramenta no teste de drogas candidatas por meio de ensaios do tipo high-throughput screening (HTS), que usam um sistema automatizado para avaliar várias substâncias ao mesmo tempo. “Diversos inibidores podem ser colocados sobre os parasitas modificados e, pela intensidade da fluorescência, podemos identificar quais substâncias apresentam maior eficácia”, explicou Garcia.

Com auxílio de um equipamento conhecido como citômetro de fluxo (que permite identificar as células fluorescentes), o grupo de Garcia já realizou os primeiros testes para confirmar a sensibilidade do parasita transgênico à presença de cálcio.

“Mas o citômetro de fluxo permite apenas enxergar toda a população de parasitas dentro das hemácias. Para estudar o comportamento individual do Plasmodium necessitamos de equipamentos mais sofisticados, como um microscópio confocal, por exemplo. Somente assim conseguiremos analisar uma única célula e acompanhar a sinalização de cálcio”, disse Borges.

Para Garcia, ainda que seja possível realizar parcerias com equipes internacionais, é fundamental que os próximos experimentos sejam realizados no Brasil. “São esses testes que vão render resultados de alto impacto para nossa ciência”, avaliou.

Malária surgiu com gorilas

23/9/2010

Agência FAPESP – Desta vez, o responsável não é o chimpanzé. Sabe-se que os chimpanzés são a fonte do HIV-1, principal causa da Aids, e se suspeitava que também fossem o reservatório de origem do Plasmodium falciparum, parasita que causa a forma mais severa de malária. Mas um novo estudo indica outro primata.

No caso da malária, quem deu origem a essa forma de malária humana é o gorila. A conclusão está em um artigo publicado como destaque de capa na edição desta quinta-feira (23/9) da revista Nature.

Weimin Liu, da Universidade do Alabama, nos Estados Unidos, e colegas de diversos países analisaram cerca de 3 mil amostras de fezes colhidas em diversos locais na África Central.

Foram identificadas infecções por plasmódio em chimpanzés (Pan troglodytes) e gorilas-do-ocidente (Gorilla gorilla), mas não em gorilas-do-oriente (Gorilla beringei) ou em bonobos (Pan paniscus).

Estudo feito por grupo internacional conclui que parasita que causa malária em humanos atingiu primeiro os gorilas. Estudo é destaque de capa na Nature (divulgação)

O estudo demonstrou que os parasitas de malária do gorila-do-ocidente, a espécie mais comum do gênero Gorilla, são as que mais se aproximam do parasita que atinge o homem.

Os pesquisadores observaram que infecções por plasmódio em primatas são altamente prevalentes, bastante distribuídas e quase sempre resultado de várias espécies de parasitas.

Análises de mais de 1,1 mil sequências genéticas mitocondriais e nucleares de chimpanzés e gorilas revelaram que 99% estavam agrupadas em seis linhagens específicas de hospedeiros, que representam espécies distintas de Plasmodium dentro do subgênero Laverania.

Os pesquisadores descobriram que uma das linhagens, em gorilas-do-ocidente, continha parasitas que eram praticamente idênticos ao Plasmodium falciparum. “Os resultados indicam que o P. falciparum tem origem em gorilas e não em chimpanzés, bonobos ou antigos humanos”, afirmam os pesquisadores no artigo.

O artigo Origin of the human malaria parasite Plasmodium falciparum in gorillas (doi:10.1038/nature09442), de Weimin Liu e outros, pode ser lido por assinantes da Nature em www.nature.com.