PesquisaNANOPARTÍCULASUma alternativa para a administração de biofármacosIlustrações cedidas pelas autorasRoberta Márcia Marques dos SantosDoutora em Bioquímica e Imunologiapela Universidade Federal de MinasGerais. Serviço de <strong>Desenvolvimento</strong>Biotecnológico, Divisão de<strong>Desenvolvimento</strong> Farmacotécnico eBiotecnológico, Fundação Ezequiel Dias,Belo Horizonte, MG, Brasil.roberta@funed.mg.gov.br* Sílvia Ligório FialhoDoutora em Ciências Farmacêuticas pelaUniversidade Federal de Minas Gerais.Divisão de <strong>Desenvolvimento</strong>Farmacotécnico e Biotecnológico,Fundação Ezequiel Dias, Belo Horizonte,MG, Brasil.silvia.fialho@funed.mg.gov.brPalavras-chave: nanopartículas,biofármacos, liberação controlada.1. BIOFÁRMACOSDurante os anos de 1980 o termo “biofármacos”tornou-se sinônimo de proteínasterapêuticas produzidas pela tecnologiade DNA recombinante, incluindotambém os anticorpos monoclonais,obtidos pela tecnologia de hibridoma.Mais tarde, os medicamentos a base deácidos nucléicos usados para a propostade terapia gênica e tecnologia de antisenso,foram adicionados ao grupo(WALSH, 2002). No entanto, os produtosbaseados em proteínas recombinantespodem ser considerados, atualmente,os principais representantes dessegrupo.O desenvolvimento da tecnologia doDNA recombinante, na década de 1970,marcou o início da era da biotecnologiamoderna. Alguns anos depois, em1982, a insulina humana, desenvolvidapela empresa Genentech (EUA) chegouao mercado, marcando de vez a aplicaçãoindustrial dessa tecnologia (BU-CKEL, 1996). Desde então, centenas decentros de pesquisa e empresas no mundointeiro têm se empenhado na pesquisa,no desenvolvimento e na produçãodos biofármacos (DEMAIN, 2004).Nos Estados Unidos, dos novos medicamentosaprovados entre os anos de2003 a 2006, 24% eram biofármacos. Oresultado desses trabalhos é que há maisde 165 produtos aprovados em todo omundo, com um mercado estimado, em2004, em torno de 33 bilhões de dólarese projetado para cerca de 70 bilhõesde dólares para o ano de 2010 (WAL-SH, 2006).Diferentes fatores contribuíram para queas proteínas recombinantes se tornassemsubstâncias de grande interesse dasindústrias farmacêuticas. Primeiramente,destaca-se que a tecnologia de produçãodos biofármacos permitia uma provisãode medicamentos que não poderiamser produzidos pelas tecnologias convencionais,como por exemplo, a eritropoetinae o GCSF (fator estimulador decolônias de granulócitos). Esta tecnologiapossibilitava, também, a produção de umamaior quantidade dos medicamentos queaté então estavam disponíveis apenas emquantidades limitadas, como por exemplo,o hormônio do crescimento. A técnicade desenvolvimento de proteínas recombinantespermitia ainda, a produçãode medicamentos mais seguros, livres devírus patogênicos humanos (BUCKEL,1996). Uma substância que exemplificaessa situação é o hormônio do crescimentohumano (hGH). Diferente da insulina,que era extraída de pâncreas bovino esuíno, o hormônio do crescimento é espécie-específico.Pacientes que sofrem dehipopituitarismo necessitam de tratamentode reposição desse hormônio. De 1960a meados de 1980 o hormônio para essespacientes era obtido da glândula pituitáriade cadáveres. Tal tratamento era consideradosatisfatório até que alguns pacientes,em decorrência de uma infecçãocausada pelo tratamento, apresentaram asíndrome de Creutzfeld-Jacob (CAREY,1987). Outro ponto positivo dessa tecnologiafoi a possibilidade de utilização demais uma rota para encontrar tratamentosnovos, mais seguros e eficazes para asdoenças.Nos 25 anos de existência dos biofármacosno mercado, várias doenças foram econtinuam sendo o foco das atenções tantono desenvolvimento quanto na produçãodos medicamentos, sendo as principaiso câncer, a hepatite, o diabetes, osdistúrbios do crescimento e a hemofilia(WALSH, 2006).Entre as proteínas, os hormônios e as citocinasrepresentam a maior categoria deprodutos (ex. insulinas e gonadotrofinas).As citocinas aprovadas incluem uma variedadede fatores hematopoiéticos recom-52 <strong>Biotecnologia</strong> Ciência & <strong>Desenvolvimento</strong> - nº <strong>37</strong>
inantes, incluindo eritropoetinas, fatoresestimuladores de colônia e produtosbaseados nos interferons. Proteínasterapêuticas aprovadas relacionadas aosangue incluem uma variedade de fatoresda coagulação sanguínea, trombolíticose anticoagulantes recombinantes.A tabela 1 apresenta uma visão geraldas principais classes das proteínasrecombinantes terapêuticas. Além dessas,há ainda uma variedade de vacinasde subunidades e de produtos baseadosnos anticorpos monoclonais,indicados para o tratamento ou detecçãode vários cânceres e para prevençãode rejeição de transplante de órgão.Os biofármacos podem ser produzidosem um dos vários sistemas de expressãodisponíveis para a produção de proteínasterapêuticas, incluindo bactérias,leveduras, células de insetos e mamíferos.A escolha do melhor sistema envolvevárias questões, sendo que asprincipais são as intrínsecas à estruturada proteína e aquelas relacionadas aocusto da produção.As bactérias como a Escherichia coliapresentam vantagens como uma produçãorápida, com bons rendimentos eeconômica. No entanto, dentre as desvantagens,estão a incapacidade de modificaçõespós-traducionais, como a glicosilação,e a possibilidade de formaçãode corpos de inclusão (JANA ANDDEB, 2005). As leveduras e fungos têma sua utilização para a produção de proteínasterapêuticas para uso humano limitadadevido ao perfil de glicosilaçãodiferente daquele das células humanas.Ainda assim, há alguns produtos nomercado, como o anticoagulante Hirudina(Refludan/Hoechst e Revasc /Canyon Pharmaceuticals) e algunsanálogos de insulina como, por exemplo,a insulina Aspart (Novolog/NovoNordisk), ambos produzidos em Saccharomycescerevisiae (GERNGROSS,2004; WALSH, 2006).As células de mamíferos, apesar deserem sistemas de produção industrialtecnicamente complexos, lentos, debaixa produtividade e de alto custo,continuam a ser os de escolha devidoa sua similaridade com as célulashumanas em relação às modificaçõespós-traducionais e padrões de glicosilação.Cerca de 60 a 70% das proteínasrecombinantes terapêuticas sãoproduzidas em células de mamíferos,principalmente nas células de ováriode hamster chinês (CHO). Avançostêm sido alcançados para aumentar aFigura 1 – Representação esquemática de nanoesferas e nanocápsulasprodutividade desse tipo de cultura.Atualmente, são obtidos rendimentos100 vezes maiores do que a 20 anosatrás, quando da primeira utilizaçãode cultura de células de mamíferospara produção industrial de proteínasrecombinantes (WURM, 2004; BROW-NE AND AL-RUBEAI, 2007).As proteínas terapêuticas, inicialmenteaprovadas para uso na medicinageral, eram simples proteínas de reposição(ex. insulina recombinante efatores sanguíneos). Nos últimos anos,tem-se observado um aumento proporcionaldos biofármacos desenvolvidoscomo proteínas modificadas ouanálogos. O objetivo dessas modificaçõesé alterar as características funcionaiscomercialmente importantespara as proteínas. Alguns autores consideramessas proteínas modificadas comoa segunda geração dos biofármacos, sendode primeira geração, as proteínas recombinantesidênticas às que ocorrem emhumanos (BUCKEL, 1996; WASH, 2004).As modificações controladas de propriedadesbiofísicas específicas de proteínaspodem impactar potencialmente em umavariedade de características terapêuticas.Para modulação das propriedades das proteínas,tais como a eficácia, a estabilidade,a especificidade, a imunogenicidade ea farmacocinética, uma variedade de estratégiastêm surgido, dentre elas, a manipulaçãoda estrutura primária, a incorporaçãode modificações químicas e pós-traducionaise a utilização de “auxiliares” defusão (MARSHALL et al., 2003).A rota mais comum para otimização é amutagênese sítio-específica. O desenvolvimentode um análogo de insulina é umexcelente exemplo da abordagem das proteínasmodificadas. Devido às suas característicasintrínsecas, quando estocadas nasconcentrações da dose terapêutica, as moléculasindividuais de insulina interagemumas com as outras formando oligômeros(principalmente hexâmeros). Após aadministração subcutânea ou intramuscular,a sua ação na circulação sangüínea éretardada pela necessidade de deoligomerizaçãoinicial. Através da mutação sítioespecíficados aminoácidos envolvidos naauto-associação, tornou-se possível alteraressa propriedade. Análogos de insulinamonoméricas com um perfil de tempode ação mais rápido do que a insulinahumana estão no mercado, como porexemplo a Insulina Lispro (Eli Lilly), a InsulinaAspart (NovoRapid/Novo Nordisk)e a Glulisina (Apidra/Sanofi-Aventis). Comoconseqüência prática, essa insulina modificadapode ser administrada minutos antesdas refeições, trazendo mais flexibilidadenos horários de alimentação dos pacientes(FROKJAER AND OTZEN, 2005;COELHO, 1997; VAJO AND DUCKWOR-TH, 2000; WANNMACHER, 2005).Outra forma de insulina modificada é ainsulina glargina (Lantus ® e Opsulin ® ) aprovadacomo um análogo que apresenta umaumento significativo na duração da atividade.A mudança feita na seqüência deaminoácidos aumentou o ponto isoelétricoda molécula de 5,4 para aproximadamente7,0. Dessa forma, quando a insulinaé formulada, no pH ácido, ela se encontrasolúvel e, após a administração, nopH fisiológico, ocorre a formação de microprecipitadosde insulina no local dainjeção e as moléculas individuais de insulinaentram na circulação sangüíneamuito lentamente, com duração de 24 ho-<strong>Biotecnologia</strong> Ciência & <strong>Desenvolvimento</strong> - nº <strong>37</strong> 53
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