Produção de Biofármacos por DNA Recombinante

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Produção de 
medicamentos 
biológicos (biofármacos)
Farmácia Integrada Aula 2
Prof. Dr. Alexandre Bechara
• Extração de tecidos animais: heparina e derivados do sangue;
• Proteínas terapêuticas por TÉCNICAS DO DNA RECOMBINANTE.
Produtores de ampla variedade de substâncias em quantidades 
suficientes para subsistência.
Produtos biológicos
Do ponto de vista 
industrial, o interesse 
reside no fato das células 
microbianas produzir e 
excretar em excesso 
determinadas 
substâncias de interesse.
• Otimização cultivo;
• Mutações induzidas;
• Manipulação pontual do genoma -
TÉCNICAS DO DNA RECOMBINANTE
Características desejáveis: crescimento 
rápido, baixo custo, não ser nociva ou 
patogênica, viabilidade técnica para 
receber o DNA exógeno, estável em 
cultivos e alto rendimento.
Tecnologia do DNA 
recombinante
Percentual de biofármacos 
produzidos em diferentes sistemas 
de expressão.
https://profissaobiotec.com.br/insulina-
recombinante-como-afetou-vida-dos-pacientes/
Proteínas são polímeros de 
aminoácidos, cuja sequência é 
determinada geneticamente.
Conhecendo o gene de uma proteína hipotética, 
torna-se possível, a princípio, transferi-lo a uma 
célula hospedeira e, a partir daí dá-se a produção de 
RNAm e a consequente síntese de proteínas nos 
ribossomos
Etapas para produção de 
proteínas recombinantes
Fragmento 
de DNA 
bacteriano 
Gene que codifica 
uma proteína de 
interesse
Clonagem do DNA
Plasmídeo
Clonagem do DNA
A inserção é feita utilizando-se 
enzimas que “cortam e colam” 
DNA, e produz uma molécula 
de DNA recombinante, ou seja, 
DNA montado a partir de 
fragmentos de interesse.
Um enzima de restrição é uma enzima 
cortadora de DNA que reconhece uma 
sequência alvo específica e corta o DNA em 
dois pedaços neste sítio ou próximo a ele. 
• Reconhecem e se ligam a sequências específicas de DNA, chamadas sítios de
restrição. Cada enzima de restrição reconhece apenas um ou alguns sítios de
restrição produzindo terminações de fita simples.
• Quando ela encontra suas sequências alvo, a enzima de restrição fará um corte na
dupla hélice da molécula de DNA. Normalmente, o corte é no sítio de restrição ou
próximo a ele.
EcoRI, uma enzima de restrição 
comum usada em laboratórios.
Enzimas de restrição
EcoRI corta no seguinte sítioExemplo
Quando EcoRI reconhece e corta este sítio, ela sempre faz isso em um padrão muito
específico que produz extremidade com DNA fita simples.
Enzima executará essa operação tanto no material genético
do plasmídeo quanto no gene de interesse a ser inserido.
Formação de terminação correspondente que podem 
se juntar por pareamento de bases complementares
Enzimas de restrição
DNA Ligase
Exemplo: 
construção de 
um plasmídeo
recombinante
O objetivo é usar a enzima EcoRI para 
inserir o gene no plasmídeo. 
Este passo produz fragmentos 
com extremidades adesivas:
Em seguida, pegamos o fragmento 
de gene e um plasmídeo linearizado 
(aberto) e os combinamos com a 
DNA ligase. As extremidades 
adesivas dos dois fragmentos 
unem-se por pareamento de bases 
complementares.
Uma vez que eles foram unidos pela DNA-ligase, os 
fragmentos se tornam um único pedaço de DNA intacto. O 
gene alvo agora está inserido no plasmídeo, fazendo um 
plasmídeo recombinante (VETOR).
Durante a transformação é dado um choque (por exposição a alta temperatura, por 
exemplo) na células bacterianas que as encoraja a incorporar o plasmídeo recombinante.
Plasmídeo recombinante é introduzido em bactérias
Transformação
Um plasmídeo geralmente tem um gene de resistência aos antibióticos, que permite 
que as bactérias sobrevivam na presença de um antibiótico específico.
Transformação
Uma vez que tenhamos colônias de bactérias com o plasmídeo recombinante, podemos 
cultiva-las a fim de obter a proteína que o gene alvo inserido codifica.
Produção de proteínas
Microrganismos são
cultivado em biorreatores
de alta capacidade para a 
produção do biofármaco. 
Até este ponto os
processos são chamados
de processo upstream .
Produção de proteínasEtapas de cultivo
Produção de proteínasEtapas de cultivo
Purificação
As etapas seguintes referem-se à recuperação do produto a partir do meio de cultura
e incluem vários procedimentos de separação, purificação, tratamentos de resíduos,
etc. São chamados de processo downstream.
• Os grânulos são revestidos com um anticorpo, uma proteína do sistema imunológico que
se liga especificamente a molécula alvo.
• A proteína de interesse fica presa na coluna, enquanto as outras moléculas são arrastadas.
• Na etapa final, a proteína de interesse é liberada da coluna e coletada para o uso.
Obtida a substância ativa, o produto necessita ser finalizado e a última fase é a 
formulação farmacêutica. Cuidados e excipientes adicionais irão assegurar esterilidade, 
estabilidade e formas de administração apropriadas.
Formulação farmacêutica
Existem duas fontes principais:
(1) bibliotecas genômicas contendo cópias naturais ou
cópias de DNA dos genes produzidos a partir do mRNA;
(2) DNA sintético.
Sob determinadas circunstâncias, os genes podem ser
produzidos in vitro com o auxílio de equipamento de
síntese de DNA - deve-se conhecer a sequência do gene
ou de aminoácidos.
É rara a clonagem de um gene a partir de síntese direta, embora alguns produtos
comerciais, como a insulina, o interferon e a somatostatina, sejam produzidos a partir de
genes sintetizados quimicamente.
O sistema celular mais simples e mais utilizado é baseado na bactéria
Escherichia coli, tem baixo custo, com a genética e a bioquímica bem
conhecida e de fácil e rápido crescimento.
Desvantagem: não produzir proteínas que necessitam glicosilação e
por isto é usado na produção de proteínas mais simples, como insulina
e hormônio de crescimento.
Biofármacos também são produzidos por células de mamíferos capazes
de produzir proteínas complexas e glicosiladas. Muitas proteínas
recombinantes são produzido em células de mamíferos em razão da
maior similaridade com as células humanas - Eritropoietina, fatores de
coagulação, anticorpos monoclonais e proteínas de fusão.
Desvantagem: apresenta baixa velocidade de crescimento, são mais
frágeis, têm requerimentos nutricionais mais exigentes, baixo rendimento
e custo mais elevado.
• Proteínas glicosiladas são proteínas que incorporam
moléculas de açúcares ao seu esqueleto protéico.
• Este fenômeno é chamado de glicosilação e é
importante para a função biológica ou terapêutica
da proteína.
• As proteínas mais complexas como a
eritropoietina, anticorpo monoclonais, etc, são
necessariamente glicosiladas e requerem para sua
produção sistemas celulares mais complexos,
como as células CHO (linhagem de células de
ovário de hamster chinês).
Principais proteínas recombinantes terapêuticas:
Principais proteínas recombinantes 
terapêuticas:
Continuação:
*
Referências bibliográficas utilizadas:
• https://pt.khanacademy.org/science/biology/biotech-dna-technology/dna-cloning-tutorial/a/overview-dna-
cloning
• https://pt.khanacademy.org/science/biology/biotech-dna-technology/dna-cloning-tutorial/a/restriction-
enzymes-dna-ligase
• https://labnetwork.com.br/wordpress/wp-content/uploads/2014/07/Manual-Medicamentos-
Biol%C3%B3gicos-e-Biossimilares.pdf
• https://pt.khanacademy.org/science/biology/biotech-dna-technology/dna-cloning-tutorial/a/bacterial-
transformation-selection
• https://www.todamateria.com.br/sintese-proteica/
• Tortora, G. J., Case, C. L., & Funke, B. R. (2016). Microbiologia-12ª Edição. Artmed Editora
• https://www.interfarma.org.br/public/files/biblioteca/34-biologicos-site.pdf
• https://profissaobiotec.com.br/insulina-recombinante-como-afetou-vida-dos-pacientes/
• https://saude.abril.com.br/medicina/os-genes-ao-nosso-alcance/
Obrigada pela sua 
atenção!