Produtos farmacêuticos baseados em alcalóides derivados de plantas podem ser tratamentos potentes para uma variedade de doenças. Mas obter esses poderosos agentes terapêuticos das plantas pode levar muito tempo e custar muito dinheiro, porque muitas vezes são necessárias muitas plantas para fazer uma pequena quantidade do medicamento.
No entanto, os avanços na engenharia metabólica de micróbios podem resultar em produtos mais baratos, produção mais rápida de medicamentos já aprovados pela Food and Drug Administration (FDA). Essa é a conclusão de um estudo publicado recentemente em Nature Chemical Biology por Amy Ehrenworth, um Ph.D. aluna, e Pamela Peralta-Yahya, professor assistente e orientador de Ehrenworth na Escola de Química e Bioquímica.
As vias metabólicas estão no cerne da solução, Peralta-Yahya diz. Essas vias são como linhas de produção que compreendem as enzimas necessárias para montar produtos específicos, como alcalóides terapêuticos. Graças aos avanços na engenharia metabólica e biologia sintética, as vias metabólicas das plantas podem ser instaladas em micróbios, permitindo que os micróbios façam os produtos vegetais.
Muitos medicamentos baseados em produtos naturais de plantas são produzidos por semissíntese. Isso geralmente envolve tirar compostos da planta e transformá-los quimicamente para obter os medicamentos desejados no final da linha de produção.
Algumas dessas etapas químicas podem ser árduas. No caso de alcalóides modificados, Ehrenworth e Peralta-Yahya mostraram em 2015 que os micróbios podem ser modificados para produzi-los mais facilmente. Para o novo trabalho, Ehrenworth pesquisou bancos de dados de drogas para encontrar candidatos a drogas alcalóides elegíveis para eficiências de produção por meio de micróbios modificados.
Quando se trata de reduzir o custo de produção de medicamentos, "nosso insight foi que não deveríamos necessariamente usar micróbios projetados para fazer o produto natural da planta exata, "Peralta-Yahya diz." Em vez disso, devemos usar micróbios projetados para fazer algo que seja mais próximo de um medicamento aprovado pelo FDA.
"Você pode cultivar cubas de micróbios durante a noite, então é um processo muito mais rápido, "Ehrenworth diz." Você também não está matando árvores. "
Ehrenworth está se referindo à árvore da felicidade chinesa, a fonte do alcalóide camptotecina. Duas drogas contra o câncer, topotecano e irinotecano, são derivados da camptotecina, e sua produção começa a partir do alcalóide natural.
"Ambos os derivados são modificados no mesmo local da molécula, "Diz Ehrenworth. A engenharia de micróbios para fazer o último intermediário comum antes dos compostos finais da droga reduziria as etapas químicas necessárias.
Para pesquisar drogas que se beneficiariam desse tipo de engenharia metabólica, Ehrenworth pesquisou bancos de dados de mais de 2, 000 produtos farmacêuticos aprovados pela FDA disponíveis em Drugbank.ca, o FDA, e outras fontes. Ela e Peralta-Yahya determinaram que sete drogas alcalóides modificadas aprovadas pela FDA seriam os alvos mais benéficos para a engenharia metabólica:solifenacina, galantamina, cisatracúrio, levorfanol, butorfanol, irinotecano, e topotecano.
"Fiquei surpreso com a quantidade de alcalóides modificados que poderiam ser projetados com a tecnologia atual, "Peralta-Yahya diz." Pensei que talvez encontrássemos um ou dois. Mas havia muitos, e você pode literalmente começar a trabalhar neles amanhã. "
Químicos e biólogos não precisam esperar que novas tecnologias ou processos sejam descobertos ou construídos, Peralta-Yahya acrescenta. "Está tudo aí."
