Por meio da técnica conhecida como reposicionamento de fármacos, pesquisadores do Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo (ICB-USP) descobriram sete medicamentos com potencial para inibir a replicação do novo coronavírus. Todos os fármacos já são aprovados pela Food and Drug Administration (FDA, agência reguladora dos Estados Unidos), o que facilitaria o avanço para testes clínicos caso a eficácia seja comprovada in vitro, nos testes feitos com linhagens celulares. Os resultados da pesquisa foram publicados no Journal of Biomolecular Structure and Dynamics.
A investigação teve como foco a enzima 3CLpro do SARS-CoV-2, considerada essencial para a replicação do vírus. Por meio de técnicas de aprendizado de máquina, os cientistas testaram mais de 11 mil moléculas e selecionaram aquelas que mostraram maior afinidade com a molécula-alvo, bem como maior estabilidade dentro do sítio ativo – região da proteína onde ocorre a reação química.
– Essas predições computacionais que fizemos elegeram sete moléculas que podem ser promissoras para testes em células. Se funcionarem in vitro, podemos vê-las sendo testadas em humanos. A vantagem de testar remédios que já existem no mercado é que os efeitos de toxicidade e efeitos colaterais já são amplamente conhecidos – destaca Cristine Guzzo, coordenadora do estudo.
– Por isso, após validação em ensaios in vitro, seria possível fazer testes clínicos em pacientes com covid-19.
A descoberta também pode ser importante para estabelecer os critérios e as propriedades que o medicamento deve ter para inibir a enzima 3CLpro.
– Nós vimos que os melhores compostos são aqueles que interagem favoravelmente com cinco resíduos específicos de aminoácidos da enzima. Portanto, esses resíduos podem ser usados para descobrir outros inibidores – explica o pós-doutorando Anacleto Silva de Souza, primeiro autor do artigo.
Atuação da enzima
A 3CLpro do coronavírus é uma protease responsável por quebrar uma cadeia de proteínas virais (poliproteína) em suas subunidades funcionais, permitindo assim a replicação do RNA e a montagem de novas partículas virais que infectarão outras células. A hipótese é que, ao inibir a 3CLpro, ela não consiga exercer a sua função e o vírus deixe de se replicar e proliferar, diminuindo a carga viral e a gravidade da doença.
Trata-se de um alvo diferente de outros estudos, muitos deles focados na proteína spike, que fica na superfície do vírus e é responsável pela interação com a célula hospedeira.
– Escolhemos a 3CLpro porque já havia uma quantidade considerável de informação sobre ela, em razão de mais de 15 anos de pesquisa com a 3CLpro do SARS-CoV [coronavírus que causou a epidemia de síndrome respiratória aguda grave entre 2002 e 2003 – diz Guzzo.
Metodologia
Para simular a interação dos medicamentos com a protease, os pesquisadores elaboraram três modelos matemáticos, utilizando redes neurais artificiais e dois modelos de regressão. Esses modelos quantitativos, conhecidos como QSAR, tiveram como base informações da literatura sobre moléculas que já eram conhecidas por terem propriedades inibitórias contra a enzima 3CLpro.
Com os modelos de QSAR, foi feita uma predição de afinidade de 11 mil moléculas, utilizando a base de dados Drugbank, repositório que combina dados químicos e farmacológicos detalhados a respeito de 4,3 mil fármacos, aproximadamente. Com base nos resultados computacionais, 2,5 mil moléculas foram descartadas por terem baixa afinidade com a enzima. Dos 8,5 mil compostos que seguiram, foram selecionadas 14 moléculas com propriedades farmacológicas diferentes (fármacos para tratamento de enxaqueca, doenças respiratórias, ação antimicrobiana e produtos naturais) para simulação computacional entre esses fármacos e a enzima.
– Para inibir a enzima, não basta só alta afinidade predita, é preciso que a molécula consiga se manter ligada ao alvo. Caso contrário, a função da enzima é reativada. Então simulamos como essas 14 moléculas se comportariam dentro do sítio ativo da 3CLpro. Realizamos uma docagem [acoplamento entre moléculas] seguida por dinâmica molecular para verificar se o composto fica estável dentro da enzima e aí sobraram sete candidatos – explicam os pesquisadores.
Os cientistas agora pretendem confirmar essas predições em experimentos bioquímicos, por meio de clonagens da 3CLpro. Caso a descoberta seja validada, a expectativa é estabelecer parcerias com outros laboratórios do ICB para testar os fármacos in vitro.
Lista de medicamentos promissores
- Hexassacarídeo derivado de acarbose (produto natural)
- Angiotensinamida (vasoconstritor)
- Diidroestreptomicina (antibiótico)
- Enviomicina (antibiótico)
- Fenoterol (bromidrato de Fenoterol é indicado para o tratamento sintomático da crise aguda de asma e bronquite obstrutiva crônica)
- Naratriptano (usado no tratamento agudo de crises de enxaqueca)
- Viomicina (antibiótico)
