Para opções de medicamentos mais acessíveis e sustentáveis do que temos hoje, a medicação que tomamos para tratar pressão alta, dor ou perda de memória pode um dia vir de bactérias modificadas, cultivadas em um tanque como o iogurte. E, graças a uma nova ferramenta bacteriana desenvolvida por cientistas da Universidade do Texas em Austin, o processo de melhorar a fabricação de medicamentos em células bacterianas pode ocorrer mais cedo do que pensávamos.
Por décadas, os pesquisadores têm buscado maneiras de tornar a fabricação de medicamentos mais acessível e sustentável do que os processos atuais dos fabricantes farmacêuticos, muitos dos quais dependem de culturas vegetais ou petróleo. O uso de bactérias tem sido sugerido como uma boa alternativa orgânica, mas detectar e otimizar a produção de moléculas terapêuticas é difícil e demorado, exigindo meses seguidos. Em um novo artigo publicado esta semana em Natureza Química Biologia, a equipe da UT Austin apresenta um sistema biossensor, derivado da bactéria E. coli, que pode ser adaptado para detectar todos os tipos de compostos terapêuticos com precisão e em poucas horas.
“Estamos descobrindo como dar ‘sentidos’ às bactérias, semelhantes aos receptores olfativos ou gustativos, e usá-los para detectar os vários compostos que podem produzir”, disse Andrew Ellington, professor de biociências moleculares e autor correspondente do estudo. papel.
Muitos dos remédios que tomamos são feitos com ingredientes extraídos de plantas (pense, por exemplo, na morfina, o analgésico narcótico que vem das papoulas, ou na galantamina, um remédio para demência que vem dos narcisos). A extração de medicamentos dessas plantas é complicada e exige muitos recursos, exigindo água e área cultivada para o cultivo. As cadeias de abastecimento são facilmente interrompidas. E as colheitas podem ser danificadas por inundações, incêndios e secas. Derivar componentes terapêuticos semelhantes usando química sintética também traz problemas, uma vez que o processo depende de petróleo e produtos à base de petróleo ligados a resíduos e despesas.
Entra a humilde bactéria, uma alternativa barata, eficiente e sustentável. O código genético das bactérias pode ser facilmente manipulado para se tornarem fábricas de produção de drogas. Em um processo chamado biossíntese, os sistemas biológicos das bactérias são aproveitados para produzir moléculas específicas como parte do processo celular natural. E as bactérias podem se replicar em alta velocidade. Tudo o que eles precisam para fazer o trabalho é açúcar.
Infelizmente, os fabricantes não tiveram como analisar rapidamente diferentes cepas de bactérias modificadas para identificar aquelas capazes de produzir quantidades de uma droga desejada em volumes comerciais – até agora. Analisar com precisão as milhares de linhagens modificadas a caminho de um bom produtor pode levar semanas ou meses com a tecnologia atual, mas apenas um dia com os novos biossensores.
“Atualmente não há biossensores para a maioria dos metabólitos vegetais”, disse Simon d’Oelsnitz, cientista pesquisador do Departamento de Biociências Moleculares e primeiro autor do artigo. “Com esta técnica, deve ser possível criar biossensores para uma ampla gama de medicamentos.”
Os biossensores desenvolvidos por d’Oelsnitz, Ellington e colegas determinam com rapidez e precisão a quantidade de uma determinada molécula que uma cepa de bactéria está produzindo. A equipe desenvolveu os biossensores para vários tipos de medicamentos comuns, como supressores de tosse e vasodilatadores, usados no tratamento de espasmos musculares. Imagens moleculares dos biossensores obtidas pelos cristalógrafos de raios-X Wantae Kim e Yan Jessie Zhang mostram exatamente como eles se agarram firmemente ao medicamento parceiro. Quando a droga é detectada pelo biossensor, ela brilha. Além disso, a equipe projetou suas próprias bactérias para produzir um composto encontrado em vários medicamentos aprovados pela FDA e usou os biossensores para analisar a saída do produto, basicamente mostrando como a indústria pode adotar biossensores para otimizar rapidamente a fabricação de produtos químicos.
“Embora este não seja o primeiro biossensor”, disse d’Oelsnitz, “esta técnica permite que eles sejam desenvolvidos de forma mais rápida e eficiente. Por sua vez, isso abre as portas para que mais medicamentos sejam produzidos usando a biossíntese”.