‘Leishmania’ modificada por grupo da UFMG é alternativa para tratamento de doenças inflamatórias; pesquisa participa de competição nos EUA

Equipe de estudantes de graduação e de pós-graduação de diversos cursos da UFMG, coordenada por professores e pesquisadores do Instituto de Ciências Biológicas (ICB), está desenvolvendo organismo geneticamente modificado que poderá representar nova alternativa para o tratamento de doenças inflamatórias como a artrite reumatoide. A proposta é levar o protozoário Leishmania donovani a sintetizar um anti-inflamatório, que será liberado diretamente na articulação do paciente que precisa desse medicamento.

“Atenuado para evitar que cause leishmaniose, o protozoário não se reproduzirá no hospedeiro e, quando fagocitado pelos macrófagos (células do sistema imune), produzirá o medicamento interferon-beta”, explica o pesquisador Tiago Mendes, um dos coordenadores da equipe. O projeto será levado nesta semana ao Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), em Boston (EUA), para a Competição Internacional de Máquinas Geneticamente Modificadas (iGEM, na sigla em inglês).

Para esta edição da iGEM, a equipe da UFMG [veja vídeo acima] estabeleceu colaboração com o pesquisador Hira Nakhasi, do Food and Drug Administration (FDA), que sintetizou a Leishmania atenuada. A modificação genética para que o protozoário passe a sintetizar o anti-inflamatório interferon-beta está sendo desenvolvida na UFMG. Naturalmente atraído para a articulação inflamada do hospedeiro, o macrófago, nesse caso, portará uma Leishmania que terá algo a mais – o medicamento.

Tiago Mendes explica que o protozoário receberá, por meio da biologia sintética, uma construção gênica que lhe permitirá produzir o interferon-beta quando fagocitado. A preocupação com relação à toxicidade e a possíveis efeitos sistêmicos levou a equipe a planejar mecanismo inibitório de forma que o medicamento seja ativado apenas nas juntas sinoviais, estruturas que unem os ossos. “No local da inflamação, haverá proteases que vão clivar essa região inibitória. Assim, essas proteases, que ficarão expressas diferencialmente na região inflamatória, possibilitarão que o interferon-beta exerça sua ação”, destaca a professora Rafaela Ferreira, uma das instrutoras do trabalho.

Biodistribuição
Outro aspecto relevante da pesquisa refere-se à biodistribuição, forma como a Leishmania vai se espalhar pelo organismo. Nos testes, o protozoário receberá marcação com elemento radioativo, e assim ele poderá ser detectado por meio de medições de radioatividade. As possíveis metodologias de administração da Leishmania também serão investigadas pela equipe. “Vamos estudar a administração sistêmica, isto é, com espalhamento da Leishmania para diversos locais do organismo, mas também a administração local, especificamente na região inflamada”, antecipa a professora.

Carrear a medicação diretamente para o local contorna rotas tradicionais, que envolvem, por exemplo, o sistema digestivo. A estratégia evita que o medicamento afete outras células e tecidos saudáveis e reduz a chance de aparecimento de efeitos adversos.

“Nas entrevistas feitas para o projeto, temos procurado entender, com pacientes, quais os principais problemas do tratamento atualmente disponível”, diz Tiago Mendes. Ele explica que não há cura para artrite reumatoide, e, sim, controle dos sinais e sintomas. Como o medicamento age em outras regiões e tem fortes efeitos adversos, os pacientes costumam suspender temporariamente o uso, quando os sintomas deixam de aparecer.

O direcionamento para as articulações minimiza as possibilidades de o medicamento agir em outras células que não são os alvos principais, o que reduz os efeitos colaterais. “Outra vantagem é que essa Leishmania consegue sobreviver de duas a três semanas após sintetizar o interferon-beta, o que diminui a necessidade de novas doses para manter o tratamento por um longo período”, observa Tiago Mendes.

Incubadora de ideias
Todo o esforço empreendido com vistas à competição se transformou em pretexto para projeto mais ambicioso e duradouro: a criação de incubadora de ideias e a formação de novos grupos de pesquisa para impulsionar e divulgar a biologia sintética, área responsável pelo desenvolvimento de organismos ou sistemas biológicos não existentes na natureza.

Como resultados obtidos pelas equipes que participaram da competição em edições anteriores, há artigos publicados e produtos desenvolvidos em escalas industriais, como bactérias para produção mais eficiente de alimentos e kits para diagnóstico e identificação de contaminantes ambientais.

Formada por estudantes de Ciências Biológicas, Biomedicina, Design, Psicologia, Ciência da Computação, Engenharia de Controle e Automação, Engenharia Química e Engenharia Elétrica, a equipe – coordenada pelas professoras Liza Felicori e Rafaela Ferreira e pelos pesquisadores Clara Guerra, Rodrigo Baptista e Tiago Mendes, do Departamento de Bioquímica e Imunologia do ICB – almeja ter seu projeto publicado em revista de impacto científico e “criar uma cultura de pesquisa em biologia sintética na UFMG, que envolva vários cursos e seja passada às novas gerações”, como afirma o pesquisador Rodrigo Baptista.

Baptista destaca a intenção do grupo em continuar o desenvolvimento do projeto mesmo após a competição, tendo como meta a divulgação da biologia sintética e o estímulo para que outros estudantes se envolvam na proposta. Citando o exemplo da insulina produzida por bactérias como um dos resultados de sucesso da biologia sintética, os estudantes comentam que essa área de pesquisa – nova no Brasil e em ascensão em todo o mundo – une conceitos da biologia e da engenharia, para propor a criação de produtos de organismos geneticamente modificados que têm grande aplicação, sobretudo na área da saúde, para a produção de fármacos.

Segundo a professora Rafaela Ferreira, a própria pesquisa que representa a UFMG na competição em Boston ainda vai se estender por muito tempo. “Após esses estudos iniciais, serão necessários estudos pré-clínicos para confirmar a eficácia e a segurança, para depois verificarmos a possibilidade de criação de produto para tratamento em humanos”, pondera.

Maratona
De 24 a 28 de setembro, o grupo da UFMG e equipes de universidades e centros de pesquisa de diversos países vão passar pela maratona da competição iGEM, que inclui apresentação oral e em pôster, e o envio de partes biológicas (fragmentos de DNA) usadas na pesquisa.

Depois de testadas pelos organizadores da competição, essas partes geneticamente modificadas passam a integrar uma espécie de catálogo aberto de fragmentos de DNA, por meio de página na internet, a pesquisadores de todo o mundo. “O produto final é patenteável, sendo propriedade da instituição e do grupo, mas as partes biológicas são abertas, o que produz uma aceleração da pesquisa, pois evita retrabalho”, esclarece Tiago Mendes. Um mesmo DNA, lembra ele, pode ser montado para produzir sistemas diferentes com funções e trabalhos completamente diversos.

A competição avalia as pesquisas concorrentes com base em várias categorias, como projeto técnico, ideia original, estágio da pesquisa ao qual a equipe conseguiu chegar e adoção de práticas humanas e políticas, o que envolve a divulgação da biologia sintética na respectiva comunidade. “Há um momento em que a plateia pode fazer perguntas, e é aí que tendem a surgir novas colaborações com pesquisadores de outras instituições e países”, diz Rodrigo Baptista, um dos integrantes da atual equipe e participante do grupo que representou a UFMG no ano passado.

Para ele, além do ganho científico e social, esse tipo de experiência ensina a trabalhar em equipe, especialmente em um grupo multidisciplinar. O mesmo espírito alimenta a proposta da incubadora de ideias, que começou a ser idealizada desde a primeira participação da UFMG na competição em 2013.

Outra ação na mesma linha é a disciplina optativa Tópicos em biologia sintética e incubadora de ideias, que vem sendo oferecida na pós-graduação de Bioinformática, para estudantes de graduação, mestrado e doutorado, ministrada por integrantes da equipe e que tem como responsáveis a professora Liza Felicori e a pesquisadora Clara Guerra. A intenção é que os participantes da Incubadora formem a equipe do ano seguinte. Desse modo, teriam mais tempo para treinamento e para o desenvolvimento do projeto.

Financiamento
Para custear a viagem de todos os participantes, a iGEM UFMG_Brazil está atuando em várias frentes. Além de buscar financiamentos oficiais, abriu conta em site especializado em crowdfunding para doações a partir de R$ 1,00. A partir de R$ 25,00, os doadores recebem brindes, entre os quais uma Leishmania de pelúcia, desenhada e produzida pela iGEM UFMG_Brazil.

Outras fontes de arrecadação são as inscrições de três workshops e apoios da Secretaria de Estado de Ciência e Tecnologia de Minas Gerais, Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais e recursos do Consórcio Europeu de Biologia Sintética (Synenergene), por meio de competição interna do iGEM. A equipe da UFMG foi a única da América do Sul selecionada pelo Synenergene e conseguiu recursos para custear a ida de 12 integrantes.

Leishmania de pelúcia é um dos brindes oferecidos às pessoas que contribuíram com o financiamento do projeto

Equipe Igem-UFMG
Instrutoras: professoras Liza Felicori e Rafaela Ferreira
Orientadores: pesquisadores Clara Guerra , Rodrigo Baptista e Tiago Mendes
Aluna de doutorado: Íria dos Santos
Alunos de mestrado: Carlos Gonçalves e Thaysa Leite Tagliaferri
Alunos de graduação: Cristiane Toledo, Natália Souza, Marcella de Paula, Victor Valadares, Ana Carolina de Almeida Prado, André Brait, Clarissa Lopes, Alessandra Martins, Lucas Santiago e Daniella Gonçalves

(Ana Rita Araújo)