Desenvolvimento de Biofármacos

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BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
Unidade II
5 DESENVOLVIMENTO FARMACÊUTICO DE MEDICAMENTOS BIOLÓGICOS 
(BIOFÁRMACOS)
Um biofármaco é qualquer medicamento farmacêutico fabricado, extraído ou semissintetizado de 
fontes biológicas. Diferentes dos produtos farmacêuticos totalmente sintetizados, eles incluem vacinas, 
sangue total, componentes do sangue, alergênicos, células somáticas, terapias genéticas, tecidos, 
proteínas terapêuticas recombinantes e medicamentos vivos usados na terapia celular. Os produtos 
biológicos podem ser compostos de açúcares, proteínas, ácidos nucleicos ou combinações complexas 
dessas substâncias, ou podem ser células ou tecidos vivos. Eles, seus precursores ou componentes são 
isolados de fontes vivas – humana, animal, vegetal, fúngica ou microbiana. 
A terminologia em torno dos biofármacos varia entre grupos e entidades, com diferentes termos 
que se referem a distintos subconjuntos de terapêuticas dentro da categoria biofarmacêutica geral. 
Algumas agências reguladoras usam os termos medicamentos biológicos ou produto biológico 
terapêutico para se referirem especificamente a produtos macromoleculares projetados como drogas 
baseadas em proteínas e ácidos nucleicos, distinguindo-os de produtos como sangue, componentes do 
sangue ou vacinas, que geralmente são extraídos diretamente de um fonte biológica. Os medicamentos 
especiais, uma classificação recente de produtos farmacêuticos, são medicamentos de alto custo que, 
em geral, são biológicos. A Agência Europeia de Medicamentos (EMA) usa o termo medicamentos de 
terapia avançada (ATMPs) para medicamentos para uso humano que têm como base genes, células 
ou engenharia de tecidos, incluindo medicamentos de terapia genética, medicamentos de terapia com 
células somáticas, engenharia de tecidos medicamentos e suas combinações.
 Lembrete
Biofármaco é a designação dada a medicamentos originados a partir 
de um processo biológico. Entre eles destacam-se aqueles obtidos por 
meio de rotas biotecnológicas, em que o princípio ativo é extraído de 
microrganismos ou células animais modificadas geneticamente.
Os medicamentos biológicos baseados em genes e células, por exemplo, frequentemente estão na 
vanguarda da biomedicina e da pesquisa biomédica e podem ser usados para tratar uma variedade de 
condições médicas para as quais nenhum outro tratamento está disponível. Em algumas jurisdições, 
os produtos biológicos são regulados por órgãos diferentes de outras drogas de moléculas pequenas 
e dispositivos médicos. Biofarmacêutica é a indústria farmacêutica que trabalha com biofármacos. 
Biofarmacologia é o ramo da farmacologia que estuda biofármacos.
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Unidade II
Algumas das formas mais antigas de produtos biológicos são extraídas de corpos de animais, 
especialmente de outros humanos. Alguns desses produtos biológicos importantes incluem:
• sangue total e outros componentes do sangue;
• transplantes de órgãos e de tecidos;
• terapia com células-tronco;
• anticorpos para imunidade passiva (por exemplo, para tratar uma infecção viral);
• células reprodutivas humanas;
• leite materno;
• microbiota fecal.
Alguns produtos biológicos que antes eram extraídos de animais, como a insulina, são agora mais 
comumente produzidos por DNA recombinante.
5.1 Técnica de produção de proteínas recombinantes
A necessidade de medicamentos eficientes e complexos que não são possíveis de serem fabricados de 
maneira sintética e em grande quantidade levou a comunidade científica a trabalhar em uma tecnologia 
que culminasse em uma “fábrica biológica” de produção de hormônios, vacinas, testes de diagnósticos 
ou outros biofármacos com elevado grau de pureza a um custo relativamente baixo. 
A bioinformática levou a avanços significativos na escolha da proteína e do fragmento do gene que 
irá gerar tal proteína, pois essa nova ciência reúne conhecimentos de informática, biologia, estatística e 
matemática, que auxiliam no sequenciamento do genoma e de mutações, além de analisar a expressão 
e a regulação de genes e suas respectivas proteínas. A partir desses resultados, o foco será o material 
genético: RNAm e/ou DNA, cujas sequências nucleotídicas desejadas serão adicionadas a um vetor, 
expressas em determinado sistema biológico, purificadas para uso humano. Por meio de técnicas de 
biotecnologia, várias empresas estão focadas no desenvolvimento e no aprimoramento de organismos 
que nos ajudarão a enfrentar doenças, entre outras finalidades.
Será possível um sistema de expressão como a bactéria E. coli, ou a levedura Saccharomyces cerevisiae 
produzir uma proteína humana? A resposta é sim! Como explicado anteriormente, as principais etapas 
para se obter um microrganismo que expressa uma proteína heteróloga (que não pertença a ele) são:
• escolher e isolar o gene de interesse, por meio da bioinformática, para desenhar o primer;
• amplificar o fragmento de DNA usando a técnica de PCR;
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BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
• isolar o fragmento de interesse no gel de agarose;
• usar enzima de restrição e “cortar” o DNA;
• ligar o fragmento com o vetor usando DNA ligase;
• escolher o sistema de expressão, que pode ser procarioto ou eucarioto;
• inserir o DNA recombinante no hospedeiro;
• selecionar as células que contêm o DNA de interesse;
• sequenciar o DNA;
• expressar o gene no sistema escolhido, com a vantagem de se reproduzirem muito rapidamente. 
As proteínas chamadas recombinantes, uma vez analisadas e vistoriadas, serão produzidas em 
grande escala em biorreatores nas indústrias de biotecnologia, mas já existem centros de pesquisas 
que pretendem utilizar plantas e animais geneticamente modificados para a produção em larga escala 
de proteínas com papel biológico de fármacos, por exemplo, vacas leiteiras que possuem em seu leite 
fármacos para câncer ou sementes de sojas com fator IX de coagulação.
A levedura S. cerevisiae é muito utilizada, pois como é um eucarioto, tal qual os seres humanos, 
consegue fazer as modificações pós-traducionais necessárias para que seja reconhecida corretamente, 
além de ser um microrganismo GRAS (generally recognized as safe) para produção de biofármacos – 
fato que não ocorre com o uso da bactéria E. coli. Como alternativa, outra levedura vem sendo utilizada 
em biotecnologia, Pichia pastoris, a qual apresenta uma região promotora muito forte que transcreve 
genes heterólogos.
Mas o que determina a pesquisa e o desenvolvimento de clonagem de genes? A necessidade faz com 
que haja a procura de uma saída melhor para a resolução do problema: doença, método diagnóstico, 
agricultura etc. Para melhorar a qualidade de vida do diabético, foi criada a insulina recombinante e, 
depois dela, outros hormônios, como o hormônio do crescimento (GH) para pessoas com ausência ou 
pequena produção; para proteger as plantas do uso de inseticidas, é possível utilizar, por exemplo, a 
toxina Bt, da bactéria Bacillus thuringiensis, letal para muitos insetos, que se degrada rapidamente 
no ambiente e é atóxica para humanos e outros animais; para aumentar a produção de leite no gado 
leiteiro, é administrada somatotrofina bovina recombinante; nos Estados Unidos, para pacientes com 
doenças genéticas e fibrose cística, a terapia genética é usada fornecendo uma cópia normal do gene 
para as células do corpo; para o tratamento de derrames, a prevenção de coágulos sanguíneos e ataques 
cardíacos, há anticoagulantes recombinantes. Existem muitos outros exemplos além dos citados.
Acredita-se que, durante o desenvolvimento das técnicas, outros problemas, além dos citados, 
serão sanados, como a preservação dos animais em extinção e o fim do tráfico clandestino de órgãos 
pela utilização de células-tronco. No último caso, obviamente, esbarramos na parte ética, filosófica 
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Unidade II
e religiosa, pois, após pesquisas sobre a clonagem de animais, como foi observado com o primeiro 
mamífero clonado, a ovelha Dolly, que nasceu em 5 de julho de 1996, percebeu-se que os cientistas 
quiseram “dar um passo à frente”,querendo clonar seres humanos (a chamada clonagem reprodutiva) 
– fato ocorrido na China com a criação de crianças geneticamente modificadas. A comunidade 
científica condenou o experimento porque não se sabe como as modificações irão afetar os órgãos, 
pois na ovelha Dolly perceberam-se erros no DNA, e ela morreu após seis anos, em virtude de diversos 
problemas de saúde.
 Saiba mais
Para conhecer mais sobre a clonagem, sugerimos a leitura da 
seguinte matéria:
OS CLONES estão entre nós. Estamos preparados? Pesquisa Fapesp, 
2002. Disponível em: https://cutt.ly/lUKZqpl. Acesso em: 4 jan. 2022.
5.2 Medicamentos fabricados por DNA recombinante
Conforme já elucidado, o termo “biológicos” pode ser usado para se referir a uma ampla gama de 
produtos biológicos na medicina. No entanto, na maioria dos casos, o termo “biológicos” é usado de forma 
mais restritiva para uma classe de terapêuticas (aprovadas ou em desenvolvimento) que são produzidas 
por meio de processos biológicos envolvendo tecnologia de DNA recombinante. Esses medicamentos são, 
geralmente, de três tipos:
• Substâncias que são (quase) idênticas às proteínas-chave de sinalização do próprio 
corpo. Exemplos são a proteína eritropoetina estimuladora da produção de sangue, o hormônio 
estimulador do crescimento denominado (simplesmente) hormônio do crescimento e a insulina 
humana biossintética e seus análogos.
• Anticorpos monoclonais. Estes são semelhantes aos anticorpos que o sistema imunológico 
humano usa para combater bactérias e vírus, mas são “projetados sob medida” (usando 
tecnologia de hibridoma ou outros métodos) e podem, portanto, ser feitos especificamente para 
neutralizar ou bloquear qualquer substância no corpo, ou para atingir qualquer tipo específico 
de célula. Exemplos de tais anticorpos monoclonais para uso em várias doenças são apresentados 
no Quadro 3.
• Construções de receptor (proteínas de fusão), geralmente baseadas em um receptor de 
ocorrência natural ligado à estrutura da imunoglobulina. Nesse caso, o receptor fornece a 
construção com especificidade detalhada, enquanto a estrutura da imunoglobulina transmite 
estabilidade e outras características úteis em termos de farmacologia. 
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BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
Os produtos biológicos, como uma classe de medicamentos nesse sentido mais restrito, tiveram 
um impacto profundo em muitos campos médicos, principalmente reumatologia e oncologia, 
mas também cardiologia, dermatologia, gastroenterologia, neurologia e outros. Na maioria dessas 
disciplinas, os biológicos adicionaram opções terapêuticas importantes para o tratamento de muitas 
doenças, incluindo algumas para as quais não havia terapias eficazes disponíveis e outras cujas terapias 
anteriormente existentes eram claramente inadequadas. No entanto, o advento da terapêutica 
biológica também levantou questões regulatórias complexas e preocupações farmacoeconômicas 
significativas porque o custo das terapias biológicas é dramaticamente mais alto do que os 
medicamentos convencionais (farmacológicos). Esse fator tem sido particularmente relevante, uma 
vez que muitos medicamentos biológicos são usados para o tratamento de doenças crônicas, como 
artrite reumatoide ou doença inflamatória intestinal, ou para o tratamento de câncer não tratável 
durante o resto da vida. 
Pacientes idosos que recebem terapia biológica para doenças como artrite reumatoide, artrite 
psoriática ou espondilite anquilosante apresentam risco aumentado de infecção com risco de morte, 
eventos cardiovasculares adversos e malignidade. 
A primeira dessas substâncias aprovadas para uso terapêutico foi a insulina biossintética “humana” 
produzida por meio de DNA recombinante. Às vezes referida como rHI, sob o nome comercial de 
Humulin®, foi desenvolvida pela Genentech, mas licenciada para a Eli Lilly and Company, que a fabricou 
e comercializou a partir de 1982. Os principais tipos de biofármacos incluem:
• fatores sanguíneos (fator VIII e fator IX);
• agentes trombolíticos (ativador do plasminogênio tecidual);
• hormônios (insulina, glucagon, hormônio do crescimento e gonadotrofinas);
• fatores de crescimento hematopoiéticos (eritropoetina fatores estimuladores de colônias);
• interferons (interferons-α, -β, -γ);
• produtos à base de interleucina (interleucina-2);
• vacinas (antígenos de superfície da hepatite B);
• anticorpos monoclonais (vários);
• produtos adicionais (fator de necrose tumoral, enzimas terapêuticas).
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Unidade II
Quadro 3 – Medicamentos obtidos por meio da biotecnologia
Medicamento Metodologia de 
produção Aplicação Material biológico
Antibióticos Fermentação Tratamento de infecções
Penicillium notatum (penicilina), 
Streptomyces venezuelae 
(cloranfenicol), Streptomyces griseus 
(estreptomicina), entre outros
Fatores de coagulação sanguínea Técnica do DNA 
recombinante Tratamento de hemofilia Células CHO
Antitrombina (Atryn® foi 
o primeiro medicamento 
produzido com o uso de animais 
geneticamente modificados 
aprovado pelo FDA)
Purificada do leite de 
animais transgênicos
Utilizado em pacientes com 
alteração hereditária da 
produção de antitrombina
Cabra transgênica
Insulina (Humulin® foi o primeiro 
fármaco biotecnológico aprovado 
pelo FDA)
Técnica do DNA 
recombinante
Tratamento do diabetes 
mellitus Escherichia coli
Eritropoetina (Procrit®, Epogen®, 
Eprex® e NeoRecormon®)
Técnica do DNA 
recombinante
Tratamento de anemia 
decorrente de doenças renais 
crônicas, infecções por HIV e 
câncer
Células CHO
IL-2 Técnica do DNA 
recombinante
Tratamento de câncer de 
células renais Escherichia coli
Interferon-α (Intron-A®, 
Roferon-A® e Actimmume®)
Técnica do DNA 
recombinante
Tratamento de sarcoma 
de Kaposi, hepatites B e C, 
câncer de células renais
Escherichia coli e Pichia pastoris
Interferon-β (Avonex®, Rebif® e 
Betaseron®)
Técnica do DNA 
recombinante
Tratamento de esclerose 
múltipla secundária 
progressiva
Escherichia coli
Alfadornase (Pulmozyme®) Técnica do DNA 
recombinante Tratamento de fibrose cística Células CHO
Ativador de plasminogênio 
(Activase®)
Técnica do DNA 
recombinante
Dissolução de coágulos 
sanguíneos que podem 
causar ataque cardíaco, 
embolia pulmonar e derrame
OKT3 (primeiro anticorpo 
monoclonal a se tornar disponível 
para terapia em humanos)
Técnica do hibridoma Tratamento contra rejeição 
de órgãos transplantados Linfócito B e mieloma
 Observação
Algumas fontes de medicamentos não eram consideradas 
particularmente adequadas: os hormônios foliculoestimulante (FSH), 
luteinizante (LH) e gonadotrofina coriônica humana (hCG) eram coletados 
da urina de mulheres na menopausa ou grávidas; e o ancrodo, uma enzima 
com atividade anticoagulante, era extraído do veneno da jararaca da Malásia 
(Agkistrodon rhodostoma). Atualmente, essas substâncias são produzidas 
principalmente a partir da tecnologia do DNA recombinante, minimizando 
os impasses relacionados com a variabilidade entre lotes, disponibilidade de 
doadores e periculosidade relativos ao processo de purificação.
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BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
5.3 Biossimilares
Com a expiração de várias patentes de produtos biológicos de sucesso entre 2012 e 2019, o interesse 
pela produção de biossimilares, ou seja, produtos biológicos de continuação, aumentou. Em comparação 
com pequenas moléculas que consistem em ingredientes ativos quimicamente idênticos, os produtos 
biológicos são muito mais complexos e consistem em uma infinidade de subespécies. Devido à sua 
heterogeneidade e à alta sensibilidade do processo, os originadores e biossimilares de acompanhamento 
exibem diversidade em variantes específicas ao longo do tempo; no entanto, a segurança e o desempenho 
clínico dos biofármacos originadores e biossimilares devem permanecer equivalentes ao longo de seu 
ciclo de vida. As variações do processo são monitoradas por ferramentas analíticas modernas (por 
exemplo, cromatografia líquida, imunoensaios, espectrometria de massa etc.) e descrevem um espaço 
de design exclusivopara cada produto biológico.
Assim, os biossimilares requerem uma estrutura regulatória diferente em comparação com os 
genéricos de pequenas moléculas. A legislação do século XXI tratou disso, reconhecendo uma base 
intermediária de testes para biossimilares. A via de arquivamento requer mais testes do que os genéricos 
de pequenas moléculas, mas menos testes do que o registro de terapêuticas completamente novas. 
Em 2003, a EMA introduziu uma via adaptada para biossimilares, denominados medicamentos 
biológicos semelhantes. Esse caminho é baseado em uma demonstração completa de comparabilidade 
do produto semelhante a um produto aprovado existente. Nos Estados Unidos, a Lei de Proteção do 
Paciente e Cuidados Acessíveis de 2010 criou uma via de aprovação abreviada para produtos biológicos 
que comprovadamente são biossimilares ou intercambiáveis com um produto biológico de referência 
licenciado pela FDA. Uma grande esperança ligada à introdução de biossimilares é a redução de custos 
para os pacientes e o sistema de saúde. 
 Lembrete
Biossimilares são produtos biológicos altamente semelhantes aos 
medicamentos inovadores. 
Produtos biológicos são aqueles produzidos a partir de um organismo 
vivo, como células de bactérias.
5.4 Comercialização
Quando um novo biofármaco é desenvolvido, a empresa normalmente solicita uma patente, que é 
uma concessão de direitos exclusivos de fabricação. Esse é o principal meio pelo qual o desenvolvedor 
do medicamento pode recuperar o custo de investimento para o desenvolvimento do biofármaco. 
As leis de patentes nos Estados Unidos e na Europa diferem um pouco quanto aos requisitos para 
uma patente, sendo os requisitos europeus considerados mais difíceis de satisfazer. O número total de 
patentes concedidas para biofármacos aumentou significativamente desde a década de 1970. Em 1978, 
o total de patentes concedidas era de 30. Esse número subiu para 15.600 em 1995 e, em 2001, havia 
72
Unidade II
34.527 pedidos de patentes. Em 2012, os Estados Unidos tiveram a maior geração de IP (Propriedade 
Intelectual) na indústria biofarmacêutica, gerando 37% do número total de patentes concedidas em 
todo o mundo; no entanto, ainda há uma grande margem para crescimento e inovação no setor. 
As revisões do sistema de IP atual para garantir maior confiabilidade para investimentos em P&D 
(pesquisa e desenvolvimento) também é um tópico proeminente de debate nos Estados Unidos. 
Os produtos derivados do sangue e outros produtos biológicos de origem humana, como o 
leite materno, têm mercados altamente regulamentados ou de difícil acesso; portanto, os clientes 
geralmente enfrentam uma escassez de fornecimento deles. As instituições que abrigam esses 
produtos biológicos, designadas como “bancos”, muitas vezes não podem distribuir seus produtos aos 
clientes de forma eficaz. Por outro lado, os bancos de células reprodutivas são muito mais difundidos 
e disponíveis devido à facilidade com que os espermatozoides e os óvulos podem ser usados para o 
tratamento de fertilidade.
5.5 Produção de biofármacos em cultura de células animais (hibridomas)
5.5.1 Cultura celular
A cultura de células envolve processos complexos de isolamento de células de seu ambiente 
natural (in vivo) e subsequente crescimento em condição artificial em um ambiente controlado 
(in vitro). Na primeira década do século XX, Ross Harrison desenvolveu as técnicas iniciais de cultura 
de células in vitro.
Na verdade, no final do século XIX, Wilhelm Roux (1850-1924) demonstrou ser possível manter 
células vivas (da placa neural de embriões de galinha) fora do corpo, em tampão salino, por alguns dias. 
Ao mesmo tempo, Leo Loeb (1869-1959) conseguiu colocar em prática uma técnica que era conhecida 
como “cultura de tecidos no corpo”. Ele colocou fragmentos de pele de embrião de cobaia em ágar e 
soro coagulado, depois, os enxertou em animais adultos. Usando esse procedimento, Loeb obteve células 
epiteliais em mitose. No entanto, a metodologia não foi considerada uma cultura clássica, pois envolvia 
enxerto de tecidos e fluidos de animais vivos.
Em 1910, Montrose Burrows (1884-1947) visitou Harrison em Yale e adaptou o método de cultura 
de células em uma gota em suspensão de forma a suprir as necessidades de seus próprios experimentos. 
Burrows utilizou o plasma extraído de galinhas como meio de cultura. Este era muito mais fácil de 
ser obtido e mais homogêneo em qualidade e, portanto, o processo de preparo acabava sendo mais 
confiável. Então, com Alexis Carrel (1873-1944), no Rockefeller Institute for Medical Research, em Nova 
York, eles estabeleceram culturas de células de tecidos embrionários e adultos (conjuntivo, periósteo, 
cartilagem, osso, medula óssea, pele, rins e glândula tireoide) de muitas espécies (por exemplo, cão, 
gato, galinha, porquinho-da-índia, rato) que podiam ser mantidas in vitro, devido ao “meio de cultura 
de plasma” – plasma fresco oriundo da mesma fonte dos tecidos cultivados.
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BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
Durante seus estudos, Burrows e Carrel avaliaram outros meios de cultura compostos de plasma 
diluído com diferentes soluções de sal e soro. Usando meios complexos, eles foram capazes de 
subcultivar e manter culturas por vários meses. Eles trabalharam não apenas com tecidos normais 
de mamíferos adultos, mas com tecidos de células tumorais. Essas mudanças distinguiram as culturas de 
Burrows e Carrel das de Harrison e lhes deram a ideia de uma cultura contínua. Dessa forma, eles 
começaram novas culturas a partir das antigas, sem a necessidade de estabelecer culturas primárias 
a partir dos tecidos. Os resultados obtidos por Carrel e Burrows foram publicados no Journal of the 
American Medical Association em 1910, e o termo “cultura de tecidos” foi definido pela primeira vez 
em 1911 como um meio plasmático inoculado com pequenos fragmentos de tecidos vivos. O termo 
introduzido, “cultura de tecidos”, descreveu também o crescimento e a reprodução fora do corpo.
Atualmente, as culturas de células animais e humanas são ferramentas amplamente utilizadas 
em muitos ramos da ciência. Diferentes variantes encontram aplicação como modelo de estudo de 
doenças, na tecnologia da reprodução assistida, em pesquisa de células-tronco e câncer, na produção 
de anticorpos monoclonais e proteínas terapêuticas e na medicina regenerativa.
Normalmente, o processo se inicia com uma cultura primária com o objetivo de atingir a confluência, 
ou seja, a formação de uma monocamada de células em uma placa/frasco de cultura suplementado 
com os nutrientes e fatores de crescimento necessários. Com a obtenção da confluência, as células são, 
então, passadas ou subcultivadas da cultura primária para a secundária e, subsequentemente, para a 
terciária, até que, em alguns casos, uma linhagem celular contínua seja estabelecida.
5.5.2 Cultura de células primárias
As células que foram retiradas diretamente de um corpo ou tecido são conhecidas como células 
primárias. Elas podem ser obtidas por biópsia, cirurgia ou autópsia e cultivadas por um período finito 
como culturas de células primárias.
Suponha que você tenha dado permissão para que uma amostra de suas próprias células fosse 
coletada e cultivada em laboratório para fins de pesquisa. Seu médico faz a biópsia de determinado 
tecido de seu corpo e estabelece uma cultura via explante. O explante corresponde ao fragmento 
de tecido usado para iniciar a cultura de células. As células do explante devem ser separadas da matriz 
extracelular, o que pode ser feito de maneira mecânica, macerando-as com auxílio de um almofariz e 
pistilo ou por meio químico, digerindo-as com enzimas proteolíticas como a papaína, ou, ainda, pela 
combinação das duas abordagens. Após a maceração/digestão, o tecido processado é colocado sobre 
uma superfície de crescimento apropriada, coberto com meio de cultivo e incubado sem perturbações 
por vários dias. Algumas células se desprendem dos amontoados de tecido, se aderem à superfície da 
placa e começam aproliferar, conforme mostrado na figura a seguir.
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Unidade II
Células primárias
Biópsia a partir do rim Seleção Células renais - cultura primária
Figura 18 – Estabelecimento de cultura primária. As células primárias extraídas de um órgão/tecido são utilizadas para 
estabelecer uma cultura primária. Um explante, removido, por exemplo, de uma biópsia, é macerado e digerido com enzimas 
para liberação das células de sua associação com os componentes da matriz extracelular (MEC). O tecido processado é 
colocado em uma placa com meio de cultura para a proliferação celular. Quando o número de células se torna razoável, é 
possível utilizar meios específicos para seleção das células desejadas. Na figura, é mostrado como uma cultura primária de 
células renais pode ser estabelecida
Fonte: Kengla, Kidiyoor e Murphy (2017, p. 965).
Para acompanhar o desenvolvimento da cultura, utiliza-se um microscópio de luz ou contraste de 
fase. As pilhas de tecido que ficam na vizinhança das células em crescimento devem ser gentilmente 
removidas para evitar os efeitos adversos da degradação tecidual ou do produto da morte celular. 
Quando o número de células se torna razoável, meios seletivos podem ser empregados para prevenir 
o crescimento de tipos celulares indesejáveis. Lembre-se que o explante contém uma população 
heterogênea de células representativas da área do tecido original.
À medida que a cultura se expande, esta pode ser transferida para novas placas. A passagem de 
uma cultura significa que as células foram removidas (por meios químicos ou mecânicos) de um 
recipiente de cultura e colocadas em um novo. Quando uma cultura primária é transferida uma vez, 
a nova resultante é chamada de secundária, e esta representa a segunda passagem (p2).
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BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
Depois de múltiplas 
passagens sequenciais, 
a cultura entra em 
senescência
Cultura terniária 
(confluente)
Crescimento até 
atingir confluência
Cultura secundária 
(confluente)
Tripsinização
Crescimento até 
atingir confluência
Durante a tripsinização, interações das células 
em cultura com a MEC, com a placa e com outras 
células são desestabilizadas. Assim, partes delas 
podem ser transferidas para outra placa
Cultura terciária 
(p3)
Cultura primária 
(confluente)
Tripsinização
(passagem das células de uma placa 
confluente para uma nova placa)
Cultura secundária 
(p2)
Ciclos de tripsinização finitos
1
2
3
4 5
Figura 19 – Subcultivo. A cultura primária pode ser subcultivada, por exemplo, quando, em dado momento, as células se 
expandirem por toda a área de uma placa (confluência). Para isso, é necessário desestabilizar as interações das células 
aderidas com a MEC, com a placa e, ainda, com outras células. Proteases como a tripsina podem ser usadas para esse 
fim. A tripsinização permite a desadesão das células, que acabam se desprendendo do substrato e perdendo seu formato 
característico em cultura (ficam circulares). Parte das células são replaqueadas, configurando a cultura secundária (ou 
cultura de segunda passagem). As interações entre as células e a nova placa começam a ser reestabelecidas à medida 
que a célula se adere ao substrato. Tal procedimento pode ser repetido um número limitado de vezes, pois essas células 
apresentam capacidade de proliferação em cultura limitada (as células entram em senescência)
Fonte: Williams (2009, p. 5901).
O tempo de vida finito é a principal limitação do uso de células primárias, pois impede que um número 
suficiente delas seja alcançado para aplicações práticas, dificultando a funcionalidade de longo prazo 
76
Unidade II
dessas culturas. Algumas abordagens para resolver esse problema envolvem a imortalização das células 
primárias – processo que acontece quando a célula é capaz de se proliferar em um número ilimitado 
de vezes. In vivo, esse fenômeno favorece a transformação maligna das células normais, corroborando 
o desenvolvimento do câncer. No entanto, nos laboratórios, serve como ferramenta para aumentar o 
tempo de vida útil da célula em cultura.
Células imortalizadas, como células cancerosas ou algumas linhagens estabelecidas, muitas 
vezes, têm um agente chamado telomerase. A telomerase é uma enzima que adiciona sequências 
teloméricas nas extremidades dos cromossomos cada vez que a célula se divide. No entanto, 
nem todas as células imortalizadas expressam telomerase. Algumas contornam o problema de 
encurtamento dos telômeros por uma via independente da telomerase conhecida como alongamento 
alternativo dos telômeros (ALT). Tem sido mostrado que o mecanismo de alongamento dos telômeros 
pode ser alternado entre um mediado pela telomerase (telomerase-positivo), e outro, em que a enzima 
não esteja presente (telomerase-negativo). No entanto, uma regra geral normalmente é utilizada: 
células somáticas, que possuem capacidade de replicação limitada, não apresentam telomerase, 
enquanto células imortalizadas têm essas enzimas ativas.
O assunto do encurtamento do telômero foi bastante relevante para o caso da ovelha Dolly. 
A despeito de ter sido o primeiro grande animal resultante de uma clonagem bem-sucedida, ela 
viveu apenas seis anos. Ao nascimento aparentava ser uma ovelha comum, mas Dolly envelheceu 
rapidamente. A razão para isso foi que o DNA da célula somática usada para clonar Dolly já tinha 
passado pelo encurtamento dos telômeros. É como se aquele relógio celular já marcasse certo 
número de divisões. Nas células reprodutivas, em contrapartida, esse relógio marca zero, e só começa 
a contar a partir das replicações do zigoto. Assim, sabemos que as células diferenciadas apontam 
horas tardias. Quando o DNA da célula somática usado para clonagem nuclear foi transferido para o 
ovócito anucleado, embora o ovócito possa ser considerado uma célula “nova”, o material genético 
nele transplantado já havia sofrido algum envelhecimento. Quando Dolly começou a crescer e se 
desenvolver e suas células continuaram a se dividir, no entanto, elas continuaram a envelhecer do 
ponto em que a célula somática original fora coletada.
5.5.3 Células tumorais
Existem dois fatores principais que determinam se uma célula é considerada somática “normal” ou 
tumoral: mortalidade e inibição de contato. Acabamos de discutir que a mortalidade nessas células 
consideradas “normais” pode ser induzida quando estas atingem um número máximo de divisão, que 
ainda permite estabilidade genômica. As células tumorais, que, por sua vez, apresentam telomerase 
ou alguma via alternativa ativada que permite a conservação do tamanho dos telômeros, assumem 
potencial de imortalidade. No entanto, é preciso avaliar com cautela essa informação. Por exemplo, as 
células-tronco embrionárias, que veremos em mais detalhes posteriormente, podem se proliferar por 
períodos mais longos em cultura, porém essa característica não as qualifica como células tumorais.
77
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
Telomerase 
alongando a 
extremidade do 
cromossomo
Telômero
Cromossomo
Apoptose
Células tumorais
Células normais
Figura 20 – Imortalidade replicativa. As células tumorais geralmente exibem um aumento na atividade 
da telomerase, o que as ajuda a se tornarem imortais, isto é, exibem a capacidade para se dividir 
indefinidamente, desde que os requisitos nutricionais e de concentração de O2 sejam cumpridos. Nas 
células “normais”, os telômeros não são restaurados a cada divisão e, por isso, apresentam-se números 
finitos de replicações
Fonte: Mouche e Pedeux (s.d., p. 5).
Esclarecido que as células-tronco são distintas das tumorais, vamos entender agora o que seria o 
segundo fator, a inibição de contato. Uma célula somática típica, em condições de cultura adequadas, 
irá crescer, se dividir, e, eventualmente, migrar até que faça contato com outra célula ou com as bordas 
da própria placa de cultura. À medida que mais células ocupam a placa, aumenta a probabilidade de 
estas fazerem contato umas com as outras. Eventualmente, a célula ficará circundada por todos os 
lados comoutras células e/ou com as bordas, formando uma monocamada. Nesse momento, estas 
param de migrar e de proliferar, mantendo a organização da monocamada. Se fôssemos avaliar a curva 
de crescimento das células em monocamada, a cultura teria atingido a fase de platô, não por falta de 
nutrientes, mas por falta de espaço. Circunstâncias semelhantes ocorrem em culturas tridimensionais (3D) 
e no próprio corpo, e ajudam a explicar o porquê de normalmente não apresentarmos grandes massas 
de tecido que crescem continuamente fora de nós.
Em contrapartida, uma célula tumoral é imortal e não é inibida por contato. Em uma cultura 
bidimensional, após formar uma monocamada, e às vezes antes disso, as células tumorais começam 
a crescer umas sobre as outras. Elas podem formar uma segunda camada ou crescer verticalmente, 
ramificando-se e adquirindo uma estrutura que se parece com um cogumelo, uma bola ou uma 
78
Unidade II
corrente. Essas estruturas podem se quebrar e liberar pequenos agregados de células vivas, que podem, 
por sua vez, ser realocadas para outra área a fim de estabelecer uma nova colônia de células. Essa é uma 
característica bastante comum entre culturas de células tumorais metastáticas.
Várias camadas são formadas após 
proliferação de células tumorais em 
cultura. A proliferação não é inibida 
pelo contato
O crescimento das células normais 
é inibido pelo contato, o que leva à 
formação da monocamada
Figura 21 – Padrão de crescimento das células tumorais em cultura. As culturas primárias formam 
monocamadas nas placas, pois a proliferação celular é inibida pelo contato entre as células. As 
culturas de células tumorais podem formar várias camadas. As células podem crescer verticalmente 
e formar estruturas semelhantes a cogumelo, bola ou corrente. Células tumorais são capazes de 
proliferar indefinidamente, e o crescimento não é inibido pelo contato
Fonte: Mouche e Pedeux (s.d., p. 9).
5.5.4 Linhagens celulares
As linhagens celulares são criadas no laboratório para exibir as principais características de uma 
célula tecido-específica e, ao mesmo tempo, serem imortalizadas. As linhas celulares são de grande 
valor porque permitem o estudo de células específicas sem a necessidade de retornar ao mesmo doador 
repetidamente, conforme atingem a senescência. Elas também funcionam como uma fonte inesgotável 
de células que podem ser usadas em vários laboratórios em todo o mundo, com pouca variação 
entre culturas.
Elas podem ser produzidas de várias maneiras. Uma cultura primária que foi submetida a diversas 
passagens pode espontaneamente passar por mudanças decorrentes desse cultivo. Eventualmente, 
uma ou mais das células em cultura passarão por transformação, que consiste na mudança de uma 
célula mortal para uma imortal. A transformação de uma célula no corpo pode significar câncer para 
o indivíduo, mas a transformação de uma célula em cultura pode refletir o estabelecimento de uma 
linhagem celular imortalizada. Como as células de uma cultura primária possuem limitação em relação 
ao número de vezes que podem se replicar, é relativamente fácil identificar as células transformadas 
conforme o número das passagens aumenta. As células que não se transformaram acabam se tornando 
senescentes ou sofrem apoptose, enquanto aquelas transformadas sobrevivem.
Assim, em culturas de células, a transformação pode ocorrer espontaneamente, e o estabelecimento 
de populações imortais foram observadas em muitos laboratórios desde o início dos anos 1940 até 
79
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
o início dos anos 1960. Células imortais surgem espontaneamente de células normais, e culturas de 
células murinas são especialmente propensas a esse processo.
Outra forma de estabelecer uma linhagem celular é por explante de uma biópsia de um câncer. 
Nesses casos, as células já foram transformadas in vivo e são apropriadamente chamadas linhagens 
celulares tumorais. A primeira linhagem de células humanas é conhecida como HeLa. Ela foi derivada de 
um câncer de colo de útero de uma paciente conhecida como Henrietta Lacks.
Uma linhagem celular também pode ser estabelecida por meio da fusão de uma célula primária 
com uma célula tumoral. A fusão pode ser realizada, por exemplo, colocando as células em contato 
umas com as outras em polietilenoglicol e administrando corrente elétrica para causar perturbação 
da membrana (hibridoma). Quando a corrente é interrompida, ocorre a fusão permanente de suas 
membranas plasmáticas. Muitas células irão morrer como resultado desse protocolo, mas, em teoria, 
é necessário que apenas uma delas sobreviva para se iniciar uma nova linhagem celular. Tal protocolo 
tem como objetivo conseguir manter as características específicas de uma célula primária e a 
imortalidade das células tumorais. No entanto, a formação do hibridoma leva à formação de células 
com quantidade de cromossomos bastante variável, o que pode ter implicações consideráveis em 
um estudo. Assim, a maioria das tentativas de fundir duas células não produz uma célula híbrida 
viável. Quando uma célula viável é produzida, não carregará consigo todas as propriedades da 
célula somática-mãe. Essa é uma grande desvantagem de usar essa estratégia para a criação de 
linhagens de células.
O tempo de vida finito é a principal limitação do uso de células primárias. Algumas abordagens para 
resolver esse problema envolvem a introdução de genes virais ou de pequenas moléculas para induzir a 
proliferação celular e prevenir a senescência. Por exemplo, a linhagem celular HK-2 (human kidney 2), 
tão popular quanto a HeLa, é derivada de células renais adultas normais. Foi estabelecida a partir da 
cultura de células do túbulo proximal modificadas pela inserção dos genes E6/E7 do papilomavírus 
humano (HPV 15). Os produtos proteicos desses genes são capazes de interagir com proteínas que 
regulam o ciclo celular, como a p53 e a pRb, que atuam como supressoras de tumores, estimulando a 
divisão. A linhagem HK-2 mantém algumas características do fenótipo das células do túbulo proximal, 
como a produção de adenilato ciclase em resposta ao hormônio da paratireoide ao mesmo tempo em 
que são irresponsivas ao hormônio antidiurético.
Então, as culturas de células podem ser seres transformados por vírus oncogênicos, como HPV e SV40, 
mas outros mecanismos, como por radiação e carcinógenos químicos, também são bastante usados. 
Para aplicarmos o que aprendemos sobre o limite de Hayflick, este mesmo pesquisador definiu o termo 
imortalidade como uma forma de vida capaz de sobrevivência indefinida em condições em que nenhuma 
mudança ocorreu na composição molecular de algum começo arbitrário. No quadro a seguir estão 
destacadas as primeiras linhagens celulares estabelecidas, bem como os autores responsáveis por elas.
Embora as linhas de células sejam uma ótima ferramenta para pesquisa, os dados obtidos com elas 
devem ser considerados com cautela, uma vez que não são capazes de mimetizar muitas das interações 
complexas que acontecem dentro de um organismo.
80
Unidade II
Quadro 4 – Linhagens celulares comumente usadas
Nome Espécie e tecido Morfologia Autor e origem
L929 Tecido conjuntivo de 
camundongo Fibroblasto Earle (1948)
HeLa Colo uterino humano Epitelial Gay (1951)
CHO Ovário de hamster chinês Semelhantes a células epiteliais Puck (1957)
MDCK Rim canino Epitelial Madin e Darby (1958)
WI‐38 Pulmão humano Fibroblasto Hayflick (1961)
BHK‐21 Rim de hamster da Síria Fibroblasto Macpherson e Stoker (1961)
Vero Rim de macaco verde africano Epitelial Yasumura e Kawakita (1962)
NIH 3T3 Embrião de camundongo Fibroblasto Todaro e Green (1962)
MCR‐5 Pulmão humano Fibroblasto Jacobs (1966)
SH‐SY5Y Neuroblastoma humano Neuroblasto Biedler (1970)
5.6 Produção de fármacos
Um exemplo de biofármacos são os hibridomas. Hibridomas são linhagens celulares que foram 
construídas para produzir determinado anticorpo (imunoglobulina) em quantidades infinitas.
Algum animal, possivelmente camundongos (principalmente da linhagemBalb/c), é inoculado com 
determinado antígeno de duas a três vezes com intervalos de 14 dias. Após cerca de 45 dias da primeira 
inoculação, ocorre sangria para analisar a mistura de anticorpos monoclonais (monoclonais, pois 
foi inoculado apenas um antígeno) presentes no soro, cada um dos anticorpos reconhecendo uma parte 
(chamada epítopo) desse antígeno. A diferença em relação ao anticorpo policlonal é que, no último, 
seriam diferentes epítopos de uma mistura de diferentes antígenos. 
Se o procedimento tiver sucesso, células B produtoras de linfócitos, que são produtores de anticorpos, 
são isoladas do baço, colocadas no mesmo local (placa de Petri), onde crescem células de mieloma da 
linhagem Sp2/0-Ag14 (ATCC CRL 1581 – desenvolvidos por Köhler e Milstein, em 1976), que são tumores 
de linfócitos B ativados, com plasmócitos que crescem continuadamente. 
Essas células de mieloma não secretam uma enzima HGPRT (do inglês, Hypoxanthine-guanine 
phosphoribosyltransferase) nem anticorpos. Com a adição de polietilenoglicol ao meio de cultura, essas 
células se fundem e formam o hibridoma, reproduzindo-se em cultura indefinidamente. 
O meio de cultura que se coloca para o crescimento do hibridoma é o meio de cultura HAT (contém 
hipoxantina, aminopterina e timidina – substâncias usadas para a fabricação de DNA pelas células). 
Como as células de mieloma não têm a enzima HGPRT, não poderão fazer seu DNA e morrem nesse 
meio. Os linfócitos B normais não conseguem sobreviver em meio de cultura além de uma a duas 
semanas e morrem, mas, caso se unam, as células híbridas seguem imortais, pois apresentam o gene 
para HGPRT do linfócito B. Após essa etapa, haverá a seleção dos hibridomas, pois cada um irá produzir 
um tipo de anticorpo contra determinado epítopo do antígeno, sendo escolhido aquele que possui 
81
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
melhor especificidade e avidez (força de ligação entre o antígeno e o anticorpo), podendo ser separados 
por ensaios de radioimunoensaio (RIA) ou ensaio enzimático de imunoabsorção (ELISA).
6 NANOTECNOLOGIA: FUNDAMENTOS E APLICAÇÕES
O físico norte-americano Richard Feynman, em 1959, apresentou uma palestra com o título “There is 
plenty of room down there – an invitation for a new field of Physics” (Há mais espaços lá embaixo – um 
convite para um novo campo da física), onde usou a palavra “nanotecnologia” pela primeira vez e, por 
isso, é chamado o pai da nanotecnologia. Nessa palestra, explicou que, com a ajuda da engenharia na 
escala atômica, seria possível manipular os átomos para construir novos materiais. Feynman recebeu o 
Prêmio Nobel de Física em 1965, pelos seus estudos sobre eletrodinâmica quântica.
O termo “nanotecnologia” ficou mais popular com a apresentação de Eric Dexler (1986) no livro Engines 
of creation – the new era of nanotechnology (Máquinas de criação – a nova era da nanotecnologia). 
A nanociência se relaciona com o estudo, em escala nanométrica, do comportamento de átomos, 
moléculas e estruturas. Junto a ela, há a nanotecnologia (N&N = nanociência e nanotecnologia), 
que se baseia no uso da nanociência para a produção de sistemas que trabalham com objetos entre 
1 e 100 nanômetros, englobando física (instrumentação e física quântica), química (estrutura atômica 
dos materiais), ciências da computação e nanossistemas) e biologia (processos biológicos e fármacos).
Molécula 
de água
Proteína Vírus
Bactéria
Célula 
humana
Ouro 
coloidal
Anticorpo
Escala 
nanométrica
DNA
1Å 5 nm
1 nm 10 nm 100 nm 10 µm
20 nm 1 µm
Figura 22 – Esquema mostrando as substâncias e seus tamanhos, todas na escala nanométrica
Fonte: Apolinário et al. (2020, p. 213).
82
Unidade II
 Saiba mais
Em 1989, o físico norte-americano Donald Eigler e seus colaboradores 
chocaram o mundo quando apresentaram o logotipo da empresa de 
computadores IBM (International Business Machines) sobre uma superfície 
de níquel utilizando 35 átomos de xenônio. A letra I da sigla era formada por 
9 átomos e possuía aproximadamente 5 nm, mostrando o desenvolvimento 
da nova tecnologia de ponta: a nanotecnologia.
Para saber mais, leia MARQUES, E. F. Da nanociência à nanotecnologia. 
Revista de Ciência Elementar, v. 2, n. 3, p. 58, 2014. Disponível em: 
https://cutt.ly/0PSO41C. Acesso em: 4 jan. 2022.
Nanotecnologia é assim chamada por ter como base o uso do nanômetro, unidade de medida 
que equivale a um bilionésimo do metro, ou seja, 1 nanômetro (nm) equivale a 0,000000001 m. Para 
trabalhar nessa escala tão pequena, são necessários equipamentos e pessoas altamente treinadas 
para esse grau de precisão. Com seu uso, aprimora-se cada vez mais a habilidade de manipular átomos, 
criando materiais inovadores, como o grafeno. 
 Observação
O grafeno é a camada extremamente fina de grafite produzida por 
nanotecnologia, 200 vezes mais resistente do que o aço, porém mais leve, 
extremamente fino, transparente, elástico, com alta condutividade térmica 
e elétrica que será usado no campo do agronegócio (impermeabilização e 
vedação de telhados e silos de armazenagem de grãos), na indústria 
têxtil (roupas inteligentes, conforto e isolamento térmico, resistência 
e impermeabilidade), no meio ambiente (desintoxicação de água), em 
eletrônicos (potencializar baterias de celular, energia solar e carros) e 
alimentos (papel antibactérias). 
O Brasil, até o momento, tem uma das maiores reservas do mineral 
grafite e a maior fábrica de produção de grafeno em escala industrial da 
América do Sul, UCSGRAPHENE, localizada em Caxias do Sul (RS), com 
capacidade de produzir até cinco mil quilos com alta qualidade por ano.
A nanociência envolve a nanotecnologia que pode trabalhar com nanorobôs (processadores 
extremamente pequenos) guiados para células mais profundas, que provavelmente não seriam atingidas 
por substâncias presentes em uma injeção endovenosa e muito menos por medicamentos via oral, 
otimizando a função do medicamento com menores efeitos colaterais para o paciente. É o que acontece 
com os nanorobôs de DNA, que podem chegar às células doentes na medula óssea (leucemia) e com 
sinais específicos podem induzi-las à autodestruição, sem que as sadias sejam afetadas. 
83
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
 Saiba mais
No filme de ficção Bloodshot, Vin Diesel possui nanorobôs regenerativos 
por todo o corpo, tornando-o praticamente imortal quando leva tiros ou 
cai de prédios. 
BLOODSHOT. Direção: Dave Wilson. Estados Unidos: Sony Pictures, 
2020. 110 min.
O tratamento do câncer tem sido um dos alvos mais estudados pela nanotecnologia, pois acredita-se 
que mudará o conceito de quimioterapia, tornando-a menos invasiva e evitando que o paciente fique 
tão debilitado. Um exemplo são as nanostars, nano partículas com formato de estrela produzidas em 
ouro que são direcionadas às células cancerígenas.
A nanofarmacologia ou nanotecnologia farmacêutica tem como alvo o uso da nanotecnologia 
para melhoria do aproveitamento dos medicamentos pelo corpo humano. A drug delivery (entrega 
de medicamentos) é um dos pontos mais importantes da nanofarmacologia, pois, além de tornar o 
medicamento sítio específico, o transporta pelo corpo, mantendo a estabilidade e os níveis plasmáticos 
constantes, previne a degradação do corpo e aumenta sua eficácia terapêutica. Além disso, a possibilidade 
de formular a liberação controlada leva à diminuição da dose terapêutica e da toxicidade, por diminuir 
a concentração máxima plasmática.
Os tipos de nanoestruturas mais utilizadas pela indústria farmacêutica são apresentados na figura 
a seguir.
200219961993199019651857
1943 1978 1993 1994 1999
Nanoesfera
Nanoemulsão
Dendrímero
Microemulsão Polimerossoma
Nanocápsulas
CLN
NLS
Micelas
Lipossoma
Nanopartículas 
metálicas
Figura 23 – Principais tipos de nanocarreadores organizados por ordem cronológica de desenvolvimento. 
NLS = nanocarreador lipídico sólido; CLN = carreador lipídico nanoestruturado
Fonte: Apolinário et al. (2020, p. 215).
Esta tecnologia pode ser usada na desobstruçãode coágulos sanguíneos no cérebro de forma menos 
invasiva, na reconstrução de tecidos humanos, a fim de minimizar a rejeição pelo organismo, e na 
84
Unidade II
área de diagnóstico ultrassensível, com a ajuda de novos equipamentos que prometem a detecção 
de metabólitos ou vírus específicos em questão de segundos, resultando em rapidez e eficácia dos 
procedimentos, além de aprimorar a qualidade de exames de imagem e – como já explicado – de 
tratamentos menos invasivos e mais precisos. 
Quanto aos equipamentos que usam nanopartículas (NPs) como matéria-prima de fabricação, 
podemos citar seringas, bisturis, produtos de linha têxtil e equipamentos hospitalares que usam óxido 
de zinco e prata (nanoprata) em sua produção. Além de vários benefícios, já foi demonstrado que o 
crescimento de contaminantes não ocorre, sendo por isso usadas em processos de descontaminação de 
ambientes hospitalares, de materiais médicos e cirúrgicos. 
Como as nanopartículas insolúveis podem se locomover sem problemas entre as células e se 
acumular no cérebro ou no interior de outros órgãos, como os pulmões e o fígado, não importando 
a forma farmacêutica (caso sejam inaladas como aerossóis ou ingeridas como cápsulas), a área da 
nanotoxicologia estuda os riscos dos efeitos nocivos ao meio ambiente e à saúde, tentando resolver esse 
impasse da decorrência da exposição aguda ou crônica de forma segura.
Nanopartículas internalizadas 
nas células
Mitocôndria
Núcleo
Citoplasma
Membrana
Vesículas
lipídicas
Ingestão de 
nanopartículas
Sistema 
gastrointestinal
(doença de Crohn, 
câncer de cólon)
Implante ortopédico e 
desgaste por partículas
Pele
Sistema 
linfático
Outros orgãos
Coração
Sistema 
circulatório
Pulmão
Nanopartículas inaladas
Cérebro
(doença autoimune, 
dermatite, urticária, vasculite) (doença autoimune, 
dermatite)
(podoconiose, 
sarcoma de Kaposi)
(doença de etiologia 
desconhecida em rins, fígado)
(arritmia, doença cardíaca, 
morte)
(aterosclerose, vasoconstrição, 
trombos, hipertensão)
(asma, bronquite, 
enfisema, câncer)
(doenças neurológicas: 
Parkinson, Alzheimer)
Figura 24 – Possíveis locais de penetração das nanopartículas, 
órgãos afetados e possíveis doenças associadas
Fonte: Buzea, Blandino e Robbie (2007, p. 223).
85
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
No primeiro workshop internacional em nanomedicina organizado pela EMA, em 2010, o FDA 
discutiu a garantia e a qualidade desses nanoprodutos, no que diz respeito à sua potência e segurança, 
enquanto a EMA discutiu riscos ligados à estabilidade desses produtos.
No Brasil, em 2014, foi instituído o Comitê Interno de Nanotecnologia (CIN), ligado à anvisa, que 
coordena análises e avaliação de risco, normas, segurança do produto e processos sobre a área da 
nanotecnologia, bem como realiza políticas regulatórias nesse sentido.
Com enfoque nas indústrias automotiva e aeronáutica, as nanopartículas são materiais mais leves 
que podem ser usados na fabricação de pneus mais leves, recicláveis e de longa duração, tintas que não 
riscam e são autolimpantes, plásticos não inflamáveis e mais baratos, e novos tipos de baterias de longa 
duração e fáceis de recarregar. 
Biossensores chamados “línguas e narizes eletrônicos”, usados em controle de qualidade de 
alimentos e cosmética, são empregados na área da nanocosmecêutica ou nanotecnologia cosmética 
e dérmica, cuja tecnologia supera os cosméticos convencionais, principalmente na manufatura de 
protetores solares, cremes antirrugas, xampus e condicionadores, bem como de desodorantes com 
nanocomponentes que têm maior penetração e espalhamento em pele ou cabelos.
6.1 Aplicação da nanotecnologia no desenvolvimento de vacinas
Milhares de anos atrás, percebeu-se que indivíduos que sobreviviam da infecção pela varíola eram 
imunes a infecções subsequentes. A partir dessas observações, na China, no século X, originou-se a 
prática de inocular indivíduos com material infeccioso das pústulas de varíola de pessoas infectadas, 
técnica que ficou conhecida como variolação. Esse material infeccioso era injetado na pele ou introduzido 
pela rota nasal. A infecção que se desenvolvia era geralmente mais branda, mesmo assim, a prática 
não era livre de riscos. Algumas vezes, infecções fatais ocorriam, e como a varíola era contagiosa, as 
infecções induzidas pela variolação poderiam levar a epidemias. Mesmo assim, a prática da variolação 
para prevenção da varíola se disseminou para outras regiões, como Índia, África e Europa.
Como visto anteriormente, apesar de a variolação ter sido praticada por séculos, o médico inglês 
Edward Jenner (1749-1823) é geralmente creditado pelo desenvolvimento do processo moderno de 
vacinação. Jenner observou que o gado leiteiro desenvolvia uma doença semelhante à varíola, mas 
muita mais branda. E, ainda, as camponesas que faziam a ordenha desse gado não desenvolviam a 
forma severa da varíola. A partir disso, Jenner hipotetizou que a exposição a um patógeno menos 
virulento poderia proporcionar proteção imune contra uma forma mais virulenta, sendo, portanto, uma 
alternativa mais segura do que a variolação. Isso levou Jenner a testar sua hipótese pela obtenção de 
amostras de uma lesão ativa de uma camponesa, que foi infectada pela varíola bovina, e injetar esse 
material em um menino de 8 anos (nessa época, ainda não se discutiam aspectos éticos de pesquisa). 
O menino desenvolveu uma infecção branda, com febre baixa, um desconforto na axila e perda de 
apetite. Quando o menino foi infectado posteriormente com material infeccioso da varíola humana, 
não desenvolveu a doença. Essa nova estratégia foi denominada vacinação, um nome derivado do uso 
da varíola bovina (da palavra vacca, em latim).
86
Unidade II
O sucesso da vacinação de Jenner contra a varíola levou outros cientistas a desenvolverem vacinas 
para outras doenças. Talvez o mais notável tenha sido Louis Pasteur, que desenvolveu vacinas contra 
raiva, cólera e antraz. Nos séculos seguintes, diversas outras vacinas foram desenvolvidas contra doenças 
causadas por vírus (caxumba, hepatite, sarampo, poliomielite e febre amarela) e bactérias (difteria, 
pneumonia pneumocócica e tétano).
Além disso, é importante enfatizar que muitas vacinas podem prevenir certos cânceres. Por exemplo, 
as vacinas contra o papilomavírus humano (HPV) protegem contra carcinoma cervical e a vacina contra 
hepatite B tem um enorme impacto na redução do câncer de fígado induzido por esse patógeno. 
A primeira vacina contra o HPV se tornou disponível em 2006, e atualmente diversos países a incluem em 
sua rotina de vacinações, pelo menos para as meninas. O HPV é praticamente o único agente etiológico 
do carcinoma cervical. Obviamente, ao se reduzir o número de infecções por HPV através da vacinação, 
também haverá impacto sobre o número de mulheres que desenvolvem esse câncer.
Diferentemente de remédios, vacinas são usadas com a proposta de prevenir doenças. As vacinas são 
ótimas ferramentas porque não previnem apenas infecções nas pessoas vacinadas, mas as complicações 
que poderiam ser resultantes da doença. Além disso, se uma pessoa não contrai uma doença, não 
transmitirá a outros indivíduos.
Dessa forma, as vacinas são capazes de eliminar a transmissão da doença em uma população que 
desenvolveu imunidade de rebanho. Para algumas doenças, como a varíola, a imunidade de rebanho é 
atingida quando pelo menos 90% a 95% da população é vacinada e a transmissão da doença é parada 
em toda a população. Essa porcentagem pode variar dependendo da patogenicidade e da infectividade 
de determinado agente etiológico.
 Saiba mais
Com o propósito de conhecer com mais detalhes a imunidade de 
rebanho, acesse:
INSTITUTO BUTANTAN. Imunidade de rebanho. São Paulo, [s.d.]. 
Disponível em: https://cutt.ly/1ULXy9k. Acesso em: 9 dez. 2021.
6.1.1 O que é vacina?
Vacina é uma formulação farmacêutica administrada para prevenir doenças causadas por 
patógenos infecciosos. Vacinas que tratam doenças também existem, e falaremosum pouco sobre 
elas posteriormente.
O objetivo da administração de uma vacina é mimetizar uma infecção, gerando resposta do sistema 
imune adaptativo e formação de memória, sem, entretanto, causar doença. Dessa forma, se o agente 
87
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
patogênico infectar um indivíduo que foi previamente vacinado, haverá uma resposta rápida e potente 
de seu sistema imunológico, eliminando o patógeno antes que ele cause a doença.
Para mimetizar artificialmente a resposta imunológica induzida por uma infecção natural, as vacinas 
precisam ativar tanto a imunidade inata quanto a imunidade adaptativa. As respostas inatas iniciarão 
o processo, bem como influenciarão a natureza da resposta imune adaptativa induzida. A indução de 
memória imunológica específica ao patógeno-alvo é essencial para a eficácia da vacina.
Estudos recentes indicam que as respostas imunes inatas induzidas pela vacinação ou pela infecção 
primária possuem características semelhantes à memória, que pode exercer imunidade protetiva contra 
infecções subsequentes. Isso ocorre via imunidade treinada, mecanismo que diferente da imunidade de 
memória e da imunidade adaptativa.
Uma vacina eficaz é aquela que induz uma resposta imune sem causar doença. Dessa forma, as 
vacinas agem induzindo efetores imunes. Os melhores efetores imunes conhecidos são os anticorpos 
produzidos pelos linfócitos B.
E por que os anticorpos são tão importantes?
A maioria dos vírus e bactérias percorre a corrente sanguínea antes de atingir seus 
tecidos-alvo. Na circulação sanguínea, eles se replicam, causando viremia ou bacteremia. Nesse 
estágio, patógenos extracelulares podem ser neutralizados pelos anticorpos circulantes. Outros 
patógenos se replicam na mucosa e podem ser neutralizados pela presença de anticorpos locais. 
Esses anticorpos de mucosas podem ser IgA, localmente produzido, ou IgG, que se difundiu a 
partir do soro. A resposta imunológica contra o vírus influenza é um exemplo desse mecanismo 
de proteção.
Em geral, anticorpos se ligam diretamente ao patógeno. No caso dos vírus, a replicação é 
prevenida pelo bloqueio de sua entrada nas células-alvo. Anticorpos podem interferir principalmente 
com a ligação do vírion (a forma infecciosa do vírus) ao receptor, na célula. No caso da bactéria, a 
ligação do anticorpo pode bloquear diretamente a colonização. Patógenos que exercem seus efeitos 
através da produção de toxinas podem ser neutralizados por anticorpos antitoxina. Vários outros 
mecanismos aumentam o potencial dos fagócitos para ingestão e destruição de bactérias. Bactérias 
extracelulares podem sofrer opsonização ou aglutinação, o que facilita sua eliminação. A ligação de 
anticorpos aos patógenos também pode ativar o sistema complemento, o que levará à eliminação 
dos patógenos pelos fagócitos. Os anticorpos também podem se ligar a células infectadas. As células 
infectadas geralmente expressam proteínas em sua superfície. Os anticorpos circulantes podem se 
ligar a essas proteínas. As células NK reconhecem e matam essas células recobertas por anticorpos. 
Um resumo sobre o papel dos anticorpos pode ser encontrado na figura a seguir.
88
Unidade II
Neutralização Opsonização
Vírus
Célula infectada 
por vírus
Complexos antígeno 
e anticorpo ativam a 
via clássica do sistema 
complemento
Fagócitos reconhecem 
anticorpos na superfície 
de bactériasAnticorpos se ligam e 
inativam vírus e toxinas
Anticorpo
Bactéria
Bactéria
Vírus inativado
Recrutamento de proteínas do complemento por anticorpos
Fagócito
Proteínas do 
complemento
Figura 25 – Resumo do papel dos anticorpos na resposta imune. Os anticorpos atuam na 
neutralização de patógenos e em sua opsonização. A opsonização favorece a fagocitose dos 
patógenos pelos fagócitos e é capaz de ativar a via clássica do sistema complemento
6.1.2 Tipos de imunização
A imunização pode ser derivada de meios ativos ou passivos, que, por sua vez, podem ser de fontes 
naturais ou artificiais. Fontes naturais são, por exemplo, exposição ao ambiente, humanos e animais. Por 
outro lado, fontes artificiais são decorrentes de intervenções médicas. 
A imunização passiva ocorre quando há transferência de anticorpos pré-formados para um indivíduo 
não imunizado. Esse indivíduo desenvolveria, então, uma imunidade temporária a um organismo 
específico ou toxina em decorrência da presença desses anticorpos pré-formados. Uma vez que 
esses anticorpos tenham sido destruídos, o indivíduo não terá mais imunidade específica contra esse 
microrganismo ou toxina.
A imunização passiva pode ocorrer tanto natural quanto artificialmente. Exemplos de imunização 
passiva natural incluem a passagem de anticorpos maternos através da placenta para o feto ou de 
anticorpos para o bebê através do leite materno.
Exemplos de imunização passiva artificial incluem a administração de soro antiofídico para neutralizar 
a toxina do veneno da cobra. A imunização passiva, portanto, não gera memória imunológica. Falaremos 
adiante sobre o processo de produção de soros.
A imunização ativa também pode ocorrer tanto natural quanto artificialmente. Um exemplo 
excelente de imunização ativa natural é a exposição ao vírus influenza, após a qual o corpo inicia um 
processo de desenvolvimento de uma imunidade de longo prazo ao vírus. Exemplos de imunização ativa 
artificial incluem as vacinas.
89
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
6.1.3 Tipos de vacina
Atualmente, existe uma variedade de tipos de vacina em uso ou em desenvolvimento para prevenção 
de doenças infecciosas. Sob condições ideais, as vacinas devem estimular o sistema imune inato e os dois 
braços do sistema imune adaptativo. Entretanto, cada tipo de vacina possui vantagens e desvantagens 
que podem afetar a estimulação do sistema imune e, dessa forma, limitar sua utilização.
Primeiramente, vacinas de patógenos vivos atenuados, como as do sarampo, da caxumba e da 
catapora, contêm versões enfraquecidas dos agentes patogênicos originais. Portanto, elas produzem 
uma resposta celular forte e tipicamente geram imunidade de longo prazo com uma ou duas 
doses da vacina. 
Em geral, é menos difícil criar vacinas vivas atenuadas a partir de vírus do que de bactérias, pois vírus 
possuem menos genes e, portanto, é mais fácil controlar as características virais. Tipos mais recentes de 
vacinas vivas atenuadas são aquelas nas quais as proteínas da membrana externa foram alteradas para 
se ajustarem às cepas circulantes do patógeno. Elas são chamadas vacinas vivas remontadas. Entre os 
exemplos, temos as vacinas orais, atualmente usadas contra o rotavírus. 
Entretanto, uma vez que essas vacinas contêm microrganismos vivos, a refrigeração é necessária 
para evitar reversão de virulência, que é uma possibilidade. Dessa forma, vacinas vivas não podem ser 
administradas a indivíduos que possuem o sistema imune enfraquecido.
As vacinas inativadas, como as que combatem o vírus influenza, são produzidas pela destruição do 
agente patogênico com químicos, calor ou radiação. Essa inativação dos microrganismos faz com que a 
vacina seja mais estável. Tais vacinas não requerem refrigeração e podem ser liofilizadas para transporte. 
Entretanto, elas produzem respostas imunes mais fracas e, portanto, a administração de doses de reforço 
é necessária para manter a imunidade.
90
Unidade II
Recepção e controle 
dos ovos embrionados
Inoculação e incubação
Colheita do líquido alantoico
Clarificação e 
concentração do vírus
Purificação
Fragmentação e inativação viral
Filtração esterilizante
Suspensão monovalente
Formulação e envase
Vacina influenza trivalente
Figura 26 – Esquematização do processo de produção de vacinas de vírus inativados (por exemplo, a vacina contra 
influenza). Os vírus vivos são inoculados em ovos embrionados de galinha. Os ovos são colocados em incubadora até que 
a carga viral atinja o desejado. O líquido alantoico é coletado e purificado. Após a purificação, os vírus são inativados 
com formaldeído e sofrem fragmentação.São obtidas suspensões para uma única variante do vírus, e essas suspensões 
monovalentes são, então, misturadas para a obtenção da vacina influenza trivalente
Conforme sabemos, as vacinas de vírus vivos e inativados podem ser produzidas por dois processos 
principais: cultura de células e inoculação em ovos embrionados.
 Saiba mais
A vacina contra a gripe é feita de vírus inativados, mas ainda há quem 
diga que ela causa a doença. Como uma vacina feita de vírus inativados 
poderia fazer isso? Na verdade, ela não o faz! O que acontece é que, 
dependendo da época em que a pessoa se vacina, ela pode já ter sido 
infectada pelo vírus da gripe antes de se vacinar, e a vacina acaba por não 
ter tempo hábil de fazer efeito. Veja mais informações em:
XAVIER, J. Entenda a vacina da gripe. IFF/Fiocruz, [s.d.]. Disponível em: 
https://cutt.ly/kULRALW. Acesso em: 9 dez. 2021.
91
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
As vacinas de subunidades, exemplificadas pela vacina de hepatite B, incluem apenas epítopos 
(partes específicas de antígenos) que estimulam o sistema imune. Uma vez que elas usam poucos 
antígenos específicos, isso reduz a possibilidade de reações adversas. Por outro lado, tal especificidade 
aumenta a dificuldade em se determinar quais antígenos deveriam ser incluídos na vacina. 
As vacinas conjugadas, como a vacina contra Haemophilus influenzae tipo B, são um tipo 
especial de vacinas de subunidades. O polissacarídeo da parede celular da bactéria encapsulada é 
acoplado a uma proteína carreadora, que é mais facilmente reconhecida pelo sistema imune quando 
comparada ao polissacarídeo sozinho. Todas as vacinas que têm por objetivo induzir proteção contra 
bactérias encapsuladas, como pneumococos, meningococos e Haemophilus influenzae tipo B, foram 
desenvolvidas como vacinas conjugadas.
As vacinas de toxoides, exemplificadas pelas vacinas contra a difteria e o tétano, são produzidas pela 
inativação das toxinas bacterianas com formalina. Esses toxoides estimulam uma resposta imune contra 
as toxinas bacterianas.
 Saiba mais
O tétano é uma doença que pode ser fatal, mas é prevenível. Conheça 
melhor sobre as vacinas contra a doença em:
FERNANDES, G. C.; AFFONSO, K. C.; CASTIÑEIRAS, T. M. P. P. Vacinas 
contra o tétano. Centro de Informação em Saúde para Viajantes (Cives), 
2006. Disponível em: https://cutt.ly/qULR4d9. Acesso em: 9 dez. 2021.
Já as vacinas de DNA nu (em inglês, naked DNA) ainda estão em fases experimentais de 
desenvolvimento. Elas usam DNA de microrganismos específicos para estimular a imunidade. Esse 
DNA seria administrado por injeção e as células o captariam, utilizando-o para a síntese de proteínas 
(antígeno). O antígeno produzido seria, então, exposto na superfície dessas células, estimulando o sistema 
imune. Essas vacinas produziriam uma resposta potente de anticorpos ao antígeno livre e uma resposta 
celular potente ao antígeno apresentado na superfície das células. Além disso, elas são consideradas 
relativamente fáceis e baratas de criar e produzir.
As vacinas de vetores recombinantes são experimentais e usam vírus atenuados para introduzir 
DNA microbiano nas células do organismo. Essas vacinas virais mimetizariam uma infecção natural, 
estimulando o sistema imune.
Bactérias atenuadas também poderiam atuar como vetores de DNA. Os antígenos do microrganismo 
patogênico poderiam, então, ser exibidos na superfície de um microrganismo não patogênico, 
mimetizando o patógeno e estimulando o sistema imune. Vacinas recombinantes que utilizam vírus ou 
bactérias para HIV, raiva e sarampo estão em estágios experimentais.
92
Unidade II
Além disso, existem estudos que avaliam a possibilidade de melhorar adjuvantes de vacinas, atuando 
sobre o sistema imune inato. Esses adjuvantes se enquadram em duas classes, sistemas de entrega (como 
micropartículas catiônicas) ou potenciadores imunes (como citocinas). Os sistemas de entrega seriam 
possivelmente usados para concentrar e apresentar antígenos em padrões repetidos para ajudar na 
localização dos antígenos, enquanto os potenciadores imunes poderiam ser usados para ativar o sistema 
imune inato diretamente.
6.1.4 Desenvolvimento de vacinas
Durante o desenvolvimento das vacinas, a escolha do antígeno correto é a etapa mais crucial. 
A interação entre o antígeno da vacina e as células do sistema imune é o componente mais importante 
da resposta imune. Geralmente, esses antígenos são encontrados na superfície do patógeno, como é o 
caso da glicoproteína hemaglutinina do vírus influenza. Esse antígeno de superfície do vírus da gripe 
interage com as células imunes humanas, sendo a invasão da célula hospedeira mediada por ele. Após 
a vacinação, os anticorpos recobrem o antígeno hemaglutinina do vírus, resultando em sua eliminação 
antes que ele invada as células e cause a doença.
Um exemplo interessante para entendermos a importância da escolha do antígeno apropriado 
é o vírus da caxumba. Ele possui sete proteínas, das quais três estão em sua superfície externa: 
hemaglutinina, proteína de fusão e proteína hidrofóbica pequena. Atualmente, a proteína hidrofóbica 
pequena é usada para caracterizar as diferentes linhagens de vírus da caxumba quando há uma 
epidemia e é importante em estudos epidemiológicos para rastrear a origem. Entretanto, o corpo 
humano não produz anticorpos contra a proteína hidrofóbica pequena, mesmo esta estando na 
superfície externa do vírus. Dessa forma, se novas vacinas contra caxumba fossem desenvolvidas, não 
haveria por que incluí-las entre os antígenos. A proteína de fusão e a hemaglutinina são importantes 
para a entrada no hospedeiro e de vital importância para produzir uma vacina que seja capaz de 
neutralizar o vírus da caxumba.
Atualmente, uma análise ainda mais detalhada da estrutura do antígeno tem se tornado cada vez 
mais importante. Isso se deve ao fato de um único antígeno conter diferentes epítopos. Estes possuem 
propriedades e funções distintas na reação imunológica. Dessa forma, os antígenos são investigados por 
análise molecular para a identificação dos epítopos que terão função no desenvolvimento de proteção 
contra a doença.
Uma vez que a informação sobre o antígeno correto foi estabelecida, o desenvolvimento da nova 
vacina pode continuar. Durante o desenvolvimento de uma vacina, a rota de entrega também precisa 
ser estabelecida. Por quê?
A rota de administração tem impacto direto sobre a resposta imune, além de influenciar a 
aceitabilidade da vacina ou o fato de poder ser usada em grandes populações.
É claro que todos gostariam de receber as vacinas de forma oral ou intranasal. Entretanto, mesmo 
que as vacinas orais de patógenos vivos atenuados funcionem bem para doenças infecciosas do 
trato gastrointestinal (TGI), como a poliomielite, a febre tifoide e o rotavírus, essa via não pode ser 
93
BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
generalizada para todas as vacinas. A rota mais comum de imunização para vacinas, atualmente, é a 
intramuscular. Em bebês, as vacinas são dadas na parte anterior da coxa. A partir de um ano de idade, 
elas são administradas no músculo deltoide, mas podem ser aplicadas na parte anterolateral da coxa em 
adultos. As vacinas vivas são, geralmente, administradas de forma subcutânea no braço, porém podem 
ser aplicadas de modo intramuscular. A injeção intradérmica não é muito utilizada, principalmente pela 
dificuldade de aplicá-la exatamente abaixo da epiderme. Outra desvantagem é que esse tipo de injeção 
promove mais reações locais, como dor, vermelhidão e inchaço, o que impacta sua aceitabilidade. Além 
disso, as vacinas que usam adjuvantes não podem ser assim administradas.
As novas vacinas de DNA em desenvolvimento são geralmente administradas de forma intramuscular, 
mas também requerem eletroporação para promover a entrada do DNA nas células.
Mas como saber se as vacinas realmente funcionam?
Essa robustez é avaliada por ensaios clínicos que comparam grupos vacinados e não vacinados, e a 
porcentagem da redução da incidência da doençaé calculada no grupo vacinado.
Durante a concepção da vacina, as etapas iniciais para pesquisa pré-clínica são definidas. Isso envolve 
muito trabalho de laboratório e estudos em modelos animais para avaliar a imunogenicidade, bem como 
avaliação de aspectos relacionados à segurança antes que sejam realizados estudos com seres humanos. 
Os estudos em humanos são divididos em quatro fases:
• Fase I: tem por objetivo avaliar a segurança e, normalmente, envolve apenas poucos voluntários 
saudáveis (entre 10 e 15). Caso os resultados obtidos na fase I mostrem que a vacina é segura, 
parte-se para a fase II. 
• Fase II: nela são avaliadas segurança e eficácia, e um número maior de participantes é necessário. 
Se os resultados continuam a mostrar que a vacina é segura e, além disso, eficaz, dá-se início à 
fase III, da qual um número ainda maior de pacientes participa. 
• Fase III: uma vez que os resultados nesta fase mostrem que a intervenção tem eficácia e é segura 
naquela amostra, o produto é registrado e a vacina passa a ser distribuída à população, dando 
início à fase IV.
• Fase IV: nesta etapa, é possível avaliar se a vacina, de fato, funciona na população.
Recentemente, vacinas contra três doenças infecciosas se tornaram disponíveis. Elas foram 
desenvolvidas contra infecções capsulares meningocócicas do grupo B, dengue e malária. O meningococo 
é uma bactéria encapsulada com cinco diferentes tipos capsulares que causam doença em humanos, 
denominadas A, B, C, W35 e Y. A doença meningocócica é um problema global, de epidemiologia 
altamente variável e influenciada pela transformação natural e política de imunização. Dessa forma, 
a doença meningocócica é temida devido à sua rápida progressão entre a ocorrência dos primeiros 
sintomas e a doença severa, que pode ocorrer em menos de 24 horas. A taxa de mortalidade gira em 
94
Unidade II
torno de 10% a 15%. Da mesma forma que outras doenças, o desenvolvimento da vacina é complicado 
se a patogênese da doença não foi completamente compreendida.
As duas vacinas meningocócicas tipo B foram desenvolvidas por vacinologia reversa. Em 
2000, o primeiro sequenciamento completo do genoma do meningococo foi descrito e usado 
para identificação de uma grande quantidade de antígenos candidatos para uso em vacinas. Com 
base nessa biblioteca e por meio da tecnologia de proteína recombinante, foram desenvolvidas as 
vacinas quadrivalente e bivalente pelas empresas Bexsero e Trumenba, respectivamente. Ambas 
as vacinas podem ser usadas em adolescentes, enquanto a quadrivalente também pode ser usada 
para proteger crianças.
A dengue é uma doença causada por quatro diferentes tipos de vírus que ocorrem principalmente 
em regiões tropicais e subtropicais. O vírus é transmitido pela picada do mosquito Aedes aegypti. 
Anualmente, por volta de 1 a 2 milhões de pessoas são hospitalizadas com sintomas severos, e 
0,1% a 5% morrem. O desenvolvimento de uma vacina contra a dengue tem se mostrado difícil, 
tanto pelo conhecimento incompleto sobre a patogênese da doença quanto pelo fato de a vacina 
precisar ser desenvolvida contra os quatro tipos de vírus que cocirculam na mesma área. Ainda, 
a possível interferência entre as linhagens quando combinadas em uma mesma vacina complica 
seu desenvolvimento. Atualmente, existe uma vacina disponível, a Dengvaxia, que é uma vacina 
viva quimérica tetravalente. Esta foi desenvolvida por meio da tecnologia do DNA recombinante, 
realizando-se a substituição dos genes estruturais do envelope e da pré-membrana do vírus da 
febre amarela atenuado com aqueles das quatro linhagens da dengue. Após a introdução da vacina, 
mostrou-se que em vários países onde as pessoas sem anticorpos circulantes contra a dengue foram 
vacinadas tiveram uma forma mais severa da doença em comparação aos indivíduos que já tinham 
anticorpos circulantes. A partir disso, foi necessário mudar a recomendação para vacinar apenas 
pessoas que já tinham sido expostas a pelo menos uma linhagem do vírus da dengue confirmado 
por um teste diagnóstico ou por histórico médico. Mesmo assim, isso ajudará no desenvolvimento de 
outras vacinas contra dengue.
Por sua vez, a malária é uma doença também transmitida por picadas de mosquito, o Anopheles. 
A malária humana é causada por cinco espécies de protozoário plasmodium: P. falciparum, P. vivax, 
P. ovale, P. malariae e P. knowlesi. O ciclo de vida e a interação entre parasita e hospedeiro para cada 
espécie determinam a severidade e a patogênese da doença. P. falciparum possui a maior taxa de 
letalidade, especialmente em crianças, e a capacidade de o P. vivax permanecer dormente nas células 
do fígado resulta em recaídas clínicas e contribui para a grande distribuição geográfica. A malária é 
uma doença muito difícil de combater, uma vez que todas as suas espécies possuem um ciclo de vida 
complexo, no qual o parasita precisa residir tanto em humanos quanto na fêmea do Anopheles, em 
diferentes fases do ciclo. 
Recentemente, uma estratégia direcionada a diferentes aspectos como controle ambiental, 
inseticidas, mosquiteiros e quimioterapia tem permitido a alguns países a redução da incidência da 
malária. Dessa forma, vacinas seguras e efetivas contra a doença ainda são necessárias. Atualmente, 
uma vacina, chamada Mosquirix, está disponível contra a malária causada pelo P. falciparum. Ela é 
baseada na proteína circunsporozoíta do protozoário, a principal proteína da superfície da forma 
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BIOTECNOLOGIA FARMACÊUTICA
esporozoíta. A Mosquirix consiste em uma vacina quimérica de partículas semelhantes a vírus, construída 
fundida à superfície do vírus da hepatite B. A vacina entrará em um grande estudo de fase IV em Gana, 
Quênia e Malaui.
Há ainda muito trabalho a ser feito com relação ao desenvolvimento de vacinas, principalmente 
quando consideramos os surtos de doenças infecciosas com possível alto impacto sobre a morbidade e 
a mortalidade. Como exemplos, podemos citar a ocorrência de novos patógenos, como SARS e MERS, 
ambos causados pelo coronavírus.
 Saiba mais
Um grupo de pesquisa da Unifesp desenvolveu um estudo que utiliza 
vacinas de células dendríticas como estratégia terapêutica para HIV e teve 
resultados muito animadores. É possível conhecer melhor a respeito em:
COCOLO, A. C. Muito próximo da cura. Entreteses, n. 10, p. 51-53, 
jul. 2018. Disponível em: https://cutt.ly/PULDHDs. Acesso em: 9 dez. 2021.
6.1.5 Aplicação da nanotecnologia no desenvolvimento de novas vacinas
Virus like particles (VLPs – partículas semelhantes a vírus) são nanopartículas que mimetizam um 
vírus cujo capsídeo proteico guarda em seu interior material genético de algum vírus patogênico, 
podendo ser usado como vacina com epítopos reconhecidos pelo sistema imune. 
A primeira vacina construída dessa forma foi contra a hepatite B, em 1986, que apresenta HBsAg – 
antígeno de superfície que estimula a produção de anticorpos pelas células CD4+ e de células TCD8+; a 
segunda vacina foi contra o HPV.
Nanopartículas de peptídeos automontadas (SAPNs; em inglês, self-assembling protein nanoparticles) 
são diferentes das VLPs por serem construídas em meio aquoso e formadas por duas bobinas helicoidais 
unidas por um peptídeo, e já estão sendo testadas para vacinas contra malária e ebola. 
O polietilenoglicol (PEG) é um polímero derivado do petróleo obtido a partir do etilenoglicol, muito 
usado na nanotecnologia, pois a reação de PEGuilação das nanopartículas impede que sejam adsorvidas 
por opsoninas. Essa característica permite que não sejam detectadas pelo sistema imunológico no início 
do tratamento, aumentando o índice terapêutico de nanobiofármacos, mas, em compensação, algumas 
pessoas podem produzir o anticorpo anti-PEG, e aumentar a quantidade de IgG e IgM, levando a reações 
de hipersensibilidade, como anafilaxia. 
96
Unidade II
 Saiba mais
Até o momento, as vacinas contra covid-19 produzidas pelas indústrias 
farmacêuticas Pfizer e Moderna utilizam o processo de nanopartículas 
lipídicas (LNP)