PRODUTOS BIOTECNOLÓGICOS

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ – UNIOESTE
CENTRO DE CIÊNCIAS MÉDICAS E FARAMACÊUTICAS
CURSO DE FARMÁCIA
TECNOLOGIA FARMACÊUTICA
PRODUTOS BIOTECNOLÓGICOS: TECNOLOGIA DO DNA RECOMBINANTE
LUCAS BONATTO DE SOUZA LIMA
PROF. DR. ÉLCIO JOSÉ BUNHAK
18 DE JUNHO DE 2017
CASCAVEL – PR
PRODUTOS BIOTECNOLÓGICOS: TECNOLOGIA DO DNA RECOMBINANTE
O termo biotecnologia abrange qualquer técnica que utilize organismos vivos (i.e., microrganismos) na produção ou modificação de produtos. O exemplo clássico de fármacos biotecnológicos são proteínas obtidas pela tecnologia de ácido desoxirribonucleico recombinante (DNAr). Contudo, a biotecnologia atual compreende o uso de culturas de tecidos, células vivas ou enzimas celulares para obtenção de um produto específico. As tecnologias do DNAr e de anticorpos monoclonais (AcMs) oferecem excelentes oportunidades para o desenvolvimento de novos medicamentos e de estratégias para o diagnóstico, o tratamento e a prevenção de doenças.
Essas especialidades são geralmente colocadas em uma das três categorias a seguir:
-	Terapia de autoadministração (p. ex. artrite reumatoide, esclerose múltipla, psoríases);
-	 Produtos injetados ou infundidos em ambulatório ou clínica (p. ex. vacinas, asma, doenças imunes);
- Agentes quimioterápicos administrados em clínicas (p. ex. câncer, neutropenia, anemia).
Dada a capacidade de afetar processos complexos no organismo, os produtos biotecnológicos, incluindo vacinas, exibem uma probabilidade maior de produzir efeitos adversos do que os agentes químicos. Quase um terço das advertências rotuladas para produtos biológicos, entre janeiro de 1995 e 2007 foi adicionado dentro de dois anos após sua aprovação pelo FDA (Food and Drug Administration).
Os primeiros fármacos biotecnológicos eram de natureza proteica, mas um número cada vez maior será de moléculas menores, descobertas por meio de métodos biotecnológicos que apenas determinam como as proteínas atuam. Produtos biotecnológicos são desenvolvidos por meio de processos muito complexos, a partir de cultura de células com a genética modificada, em vez de serem sintetizados quimicamente, como as pequenas moléculas ativas no âmbito farmacológico.
Uma grande quantidade de medicamentos derivados da biotecnologia foi aprovada e disponibilizada desde que a insulina humana tornou se a primeira proteína recombinante terapêutica, em 1982.
Figura 1. Insulina Humana. 
Fonte: https://s3.amazonaws.com/s3.timetoast.com/public/uploads/photos/7105127/3humulin.jpg?1477790939
TÉCNICAS UTILIZADAS PARA OBTENÇÃO DE PRODUTOS BIOTECNOLÓGICOS
Várias técnicas estão sendo usadas para criar produtos biotecnológicos, tais como a tecnologia do DNAr, tecnologia do AcM, reação em cadeia da polimerase (PCR), terapia gênica, nucleotídeo bloqueado ou ácidos nucleicos antissenso e peptídeos biotecnológicos. Porém será dado maior ênfase na tecnologia do DNAr.
DNA RECOMBINANTE
Um gene é o segmento de DNA que tem uma sequência específica de pares de bases. Para criar uma nova célula ou um novo organismo inteiro, o DNA deve ser capaz de se duplicar (clonar seu material genético). Isso é feito com o desenrolamento e a separação das duas fitas e a posterior ligação a cada uma das novas bases, de acordo com a regra A-T/C-G. O resultado são duas novas fitas duplas de DNA, apresentando a mesma estrutura e conformação.
O DNA também desempenha um papel essencial na produção das proteínas necessárias para o funcionamento e manutenção das células. O DNA é traduzido para um ácido ribonucleico mensageiro (DNAm), que contém instruções para a produção dos 23 aminoácidos a partir dos quais as proteínas são construídas. Os aminoácidos podem ser arranjados em um grande número de combinações para produzir centenas de milhares de proteínas diferentes. Na essência, uma célula é a miniatura de uma linha de montagem para a produção de milhares de proteínas. Uma única célula de Escherichia coli é capaz de produzir cerca de 2 mil proteínas.
A habilidade de hidrolisar seletivamente uma população de moléculas de DNA com várias endonucleases levou ao surgimento de uma nova técnica para a união de duas moléculas de DNA diferentes: a técnica do DNAr. Essa técnica usa outras metodologias (replicação, separação, identificação), que permitem a produção de grandes quantidades de fragmentos de DNA purificado. Tais técnicas combinadas, referidas como “Tecnologia do DNAr”, permitem a remoção de um pedaço específico de DNA de uma molécula maior e mais complexa. Como consequência, DNAs recombinantes são preparados com fragmentos de DNA provenientes de bactérias combinadas com fragmentos humanos, vírus com vírus e assim por diante. A capacidade de unir dois pedaços diferentes de DNA em sítios específicos dentro das moléculas é alcançada pelo uso de duas enzimas, uma endonuclease de restrição e uma DNA ligase.
Com a tecnologia do DNAr, os cientistas podem utilizar células não humanas (como uma cepa especial de E. coli) para produzir proteínas idênticas àquelas desenvolvidas pelas células humanas. Esse processo possibilita a produção de moléculas naturalmente presentes no corpo humano em grandes quantidades, que antes eram obtidas com dificuldade a partir de fontes humanas. Por exemplo, cerca de 50 hipófises de cadáveres eram necessárias para tratar uma única criança com deficiência de hormônio por um ano até que o hormônio produzido pela tecnologia do DNAr estivesse disponível. Além disso, o produto biossintético é menos sujeito à contaminação viral do que aquele obtido a partir de glândulas dos cadáveres. O hormônio do crescimento humano (GH) e a insulina foram os primeiros produtos da tecnologia do DNAr disponíveis para o uso.
TECNOLOGIA DE SONDA DE DNA (DNA probe)
A tecnologia de sonda de DNA (DNA probe) está sendo usada para o diagnóstico de doenças. Ela emprega pequenos pedaços de DNA para procurar a existência de infecção viral ou de defeitos genéticos em uma célula.
Usando sondas de DNA, os cientistas podem localizar genes causadores de doenças, o que, por sua vez, levou ao desenvolvimento das terapias de reposição. O passo inicial da produção de uma sonda de DNA envolve sua síntese de uma fita de DNA com a sequência de nucleotídeos que combina com aquela do gene que está sendo investigado. P. ex. para fazer um teste para determinado vírus, primeiro desenvolve-se uma fita de DNA idêntica à do vírus. O segundo passo é marcar o gene sintético com um corante ou isótopo radiativo. Ao ser introduzido em um sujeito, o fragmento sintético de DNA funciona como uma sonda procurando um fragmento complementar ou pareado. Quando este é localizado, os dois hibridizam ou se unem. Quando a sonda se liga ao vírus, o corante revela a localização do gene viral. Se um isótopo radiativo for empregado em uma fita de DNA sintético, ele se ligará ao da fita viral, revelando o vírus pela tecnologia de raios gama.
EXEMPLOS DE PRODUTOS BIOTECNOLÓGICOS
FILGRASTIM
Produzido pela tecnologia do DNAr, esse medicamento estimula a produção de neutrófilos na medula óssea. Foi aprovado para neutropenia decorrente de quimioterapia, sendo indicado (com o objetivo de diminuir a incidência de infecções manifestadas pela neutropenia febril), para pacientes com doença maligna não mieloide que estejam recebendo medicamentos antitumoral miolessupressores e apresentem neutropenia grave com febre.
Figura 2. Filgrastim
Fonte: https://i2.wp.com/www.apteka-mir.ru/sites/default/files/poison/filgrastim_4d9608fa53ca2.jpg
EPOETINA ALFA (EPOGEN, PROCRIT)
A epoetina alfa é uma glicoproteína produzida pela tecnologia do DNAr que contém 165 aminoácidos em uma sequência idêntica àquela da eritropoietina humana endógena. A eritropoietina foi aprovada para anemia decorrente de quimioterapia para o câncer, diálise crônica e terapia com zidovudina (AZT).
Figura 3. Epoetina alfa
Fonte: http://www.drsfostersmith.com/images/Categoryimages/normal/p-50344-45534-epogen.jpg
HORMÔNIO DO CRESCIMENTOSISTÊMICO (HUMATROPE, PROTROPINA)
A glândula hipófise secreta o hormônio do crescimento humano (GH, do inglês, growth hormone), que estimula o crescimento. No final da década de 1950, as glândulas hipófise de cadáveres eram coletadas para produzir GH e tratar crianças com deficiência de crescimento. Além do alto custo, esse método apresentava risco de contaminação viral do hormônio. Hoje, a engenharia genética produz GH altamente purificado. O Somatrem (Protropina) é um polipeptídeo biossintético de cadeia simples com 192 aminoácidos, produzido pela tecnologia do DNAr em E. coli. Esse hormônio estimula o crescimento linear por afetar as áreas do crescimento cartilaginosas dos ossos largos. Também estimula o crescimento aumentando o número e o tamanho das células dos músculos esqueléticos, influenciando no tamanho dos órgãos e elevando a massa dos eritrócitos pela estimulação da eritropoietina.
Figura 4. Somatropina
Fonte: http://www.hghsells.com/Content/images/Shared/humatrope-12mg-inside.jpg
BIOTECNOLOGIA NO CENÁRIO NACIONAL 
Na indústria farmacêutica nacional, o desenvolvimento de uma nova trajetória tecnológica baseada na biotecnologia pode significar uma oportunidade única para empresas e organizações de pesquisa que não obtiveram sucesso prévio na trajetória farmoquímica, mas que conseguiram se capacitar em biofármacos. Observa-se, ademais, crescente interesse das empresas e laboratórios nacionais nos biofármacos.
Atualmente, o Brasil ocupa a 6ª posição no ranking global de mercados farmacêuticos, à frente de outros importantes países emergentes como a Índia e a Rússia. A expansão do mercado brasileiro, no entanto, não foi acompanhada por um correspondente na oferta. O país apresenta um crescente déficit na balança comercial do setor, devido principalmente à dependência de importações de fármacos e de medicamentos protegidos por patentes. Aproximadamente, 30% da demanda nacional por medicamentos é atendida por produtos importados.
Refletindo uma tendência mundial, a trajetória de crescimento da indústria nacional de medicamentos está associada ao sucesso comercial dos genéricos. Nos últimos dez anos, a participação desse segmento no mercado brasileiro passou de 9% para 27% das unidades comercializadas e de 8% para 24%em termos de valor de vendas.
Tabela 1. As 11 maiores empresas farmacêuticas no Brasil.
A biotecnologia se refere à aplicação da ciência e da tecnologia aos organismos vivos, com a finalidade de produzir conhecimentos, bens ou serviços. No Brasil, observa-se um crescente interesse dos laboratórios em obter a capacitação tecnológica para o desenvolvimento e a produção de biomedicamentos, diante da expectativa de aumento do uso nos sistemas de saúde. A PINTEC (Pesquisa Industrial de Inovação Tecnológica do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) identificou 74 empresas fabricantes de produtos farmacêuticos ou farmoquímicos que implementaram inovações ou realizaram atividades em biotecnologia. Desse total 28 empresas farmacêuticas desenvolveram atividades internas de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) em biomedicamentos.
Tabela 2. Empresas do setor farmacêutico que implementaram inovações e/ou projetos e que realizaram atividades em biotecnologia no Brasil entre 2009 e 2011.
Para entrar no mercado de medicamentos biológicos, empresas brasileiras têm recorrido a diferentes fontes tecnológicas. A Bionovis, por exemplo, estabeleceu um contrato de licenciamento com a Merck envolvendo a transferência de tecnologia para a produção de um medicamento biológico não novo, doravante denominação, neste artigo, de biossimilar, indicado ao tratamento de artrite reumatoide e outras doenças inflamatórias crônicas (Etanercept). Já a Orygen Biotecnologia assinou acordo de cooperação com uma empresa coreana visando desenvolver dois biossimilares dispostos na lista de produtos estratégicos para o Sistema Único de Saúde (SUS). O laboratório Crisália segue um caminho mais independente do desenvolvimento, embora também trabalhe em cooperação com parceiros externos, tendo recebido avaliação positiva para produzir três biossimilares.
A biotecnologia é uma ciência em fase de consolidação em termos de conhecimentos científicos, métodos de manipulação de moléculas e adaptação de técnicas laboratoriais para a escala industrial requerendo cooperação entre empresas e universidades.
REFERÊNCIAS
TIGRE, P. B, NASCIMENTO, C. V. M. F. do, COSTA, L. S. Janelas de oportunidade e inovação tecnológica na indústria brasileira de medicamentos. Cad. Saúde Pública, n. 32, v. 2, p. S1-S12, Rio de Janeiro, 2016.
ANSEL, H. C., POPOVICH, N. G., ALLEN JR., L. V. Formas Farmacêuticas e Sistemas de Liberação de Fármacos. 9 ed. Porto Alegre: Artmed Editora LTDA, 2013.