A química da UCLA Heather Maynard teve que se perguntar:como organismos como o tardígrado fazem isso?
Este animal microscópico atarracado, também conhecido como urso d'água, pode sobreviver em ambientes onde a sobrevivência parece impossível. Demonstrou-se que os tardígrados suportam extremos de calor, frio e pressão – e até mesmo o vácuo do espaço – entrando em um estado de animação suspensa e revitalizando-se, às vezes décadas depois, sob condições mais hospitaleiras.

Se ela pudesse entender o mecanismo por trás dessa preservação extraordinária, Maynard calculou, ela poderia usar o conhecimento para melhorar os medicamentos para que eles permaneçam potentes por mais tempo e sejam menos vulneráveis ​​aos desafios ambientais típicos, ampliando o acesso e beneficiando a saúde humana.

Acontece que um dos processos que protegem os tardígrados é estimulado por uma molécula de açúcar chamada trealose, comumente encontrada em seres vivos, de plantas a micróbios e insetos, alguns dos quais a usam como açúcar no sangue. Para alguns organismos selecionados, como o urso d'água e a planta pontiaguda da ressurreição, que podem reviver após anos de metabolismo quase zero e desidratação completa, o poder estabilizador da trealose é o segredo de sua força sobrenatural.

Armado com essa visão, Maynard, professor de química e bioquímica que detém a cadeira Dr. Myung Ki Hong da UCLA em Ciência de Polímeros, inventou um polímero baseado no açúcar. Seu polímero, chamado poli(metacrilato de trealose), ou pTrMA, na verdade parece melhorar a natureza em sua capacidade de tornar as drogas mais robustas à devastação do tempo e da temperatura.

"Nós imaginamos que se a trealose pudesse estabilizar organismos inteiros, isso a torna um estabilizador muito bom", disse Maynard, que também é diretor associado de tecnologia e desenvolvimento do California NanoSystems Institute da UCLA. "No entanto, não era esperado que nosso polímero superasse a trealose."

Com apoio e orientação do UCLA Innovation Fund, um programa projetado para facilitar a comercialização de terapias de propriedade da UCLA e outras tecnologias relacionadas à saúde, Maynard e sua equipe optaram por investigar os efeitos do pTrMA na insulina, um "medicamento essencial" da Organização Mundial da Saúde que muitas pessoas com diabetes injetam diariamente para controlar a doença.

Quando expostas ao calor ou agitadas demais, as proteínas da insulina podem se aglomerar de forma a emperrar agulhas, tornar o medicamento menos eficaz ou até mesmo provocar uma reação prejudicial das defesas naturais do corpo. Como resultado, a insulina deve ser manuseada com cuidado e transportada em compartimentos refrigerados.

Assim, a insulina que permanece estável por mais tempo sem refrigeração pode reduzir o custo do medicamento tornando a logística mais barata. E uma vida útil estendida reduziria tanto o desperdício de remédios quanto as situações potencialmente perigosas em que a insulina vencida fornece uma dose inadequada. Mais do que isso, a insulina pode se tornar acessível a alguns locais remotos que atualmente estão fora do alcance do transporte refrigerado.

Uma série de estudos conduzidos por Maynard nos últimos três anos demonstrou o potencial do pTrMA. Um estudo recente publicado em ACS Applied Materials &Interfaces descobriram que o polímero preservava a insulina em temperaturas de quase 200 graus Fahrenheit – perto do ponto de ebulição da água – e por quase um ano de armazenamento refrigerado, com 87% da medicação permanecendo intacta, em comparação com menos de 8% de insulina sozinha. Experimentos de laboratório sobre a segurança do pTrMA mostraram que ele não desencadeou uma resposta imune em camundongos.

Um estudo de 2021, também apoiado pelo Fundo de Inovação, mostrou que a insulina mais pTrMA tem uma viscosidade baixa o suficiente para ser injetada com segurança, e uma pesquisa de 2020 demonstrou que uma versão de pTrMA projetada para degradar dentro do corpo manteve a capacidade de estabilizar a insulina.

Uma descoberta inicial, de 2014, de que o pTrMA realmente funciona melhor do que a trealose como agente preservante não foi a única surpresa agradável ao longo do caminho. A equipe de Maynard normalmente projeta polímeros para serem quimicamente ligados a moléculas de drogas, mas no caso do pTrMA, eles descobriram que é igualmente eficaz misturado com moléculas de insulina sem ligações químicas.

Maynard suspeita que o polímero tenha potencial para uso mais amplo.

"Os polímeros de trealose estabilizam uma ampla gama de proteínas e enzimas", disse ela. "As vacinas são uma possibilidade, e achamos que os polímeros podem ser uma tecnologia de plataforma aplicada a uma série de diferentes medicamentos de base biológica".

Recursos flexíveis do Fundo de Inovação permitiram a Maynard a liberdade de buscar as questões mais relevantes em seus estudos. Esse benefício acabou funcionando em conjunto com outro:apresentações a especialistas da indústria farmacêutica pelo Grupo de Desenvolvimento de Tecnologia da UCLA.

Um desses especialistas recomendou que Maynard investigasse a ação do pTrMA no corpo. Em seu recente ACS Applied Materials &Interfaces publicação sobre pTrMA, Maynard e sua equipe não encontraram diferença significativa nas concentrações de plasma sanguíneo ao longo do tempo entre a insulina isolada e a droga formulada com pTrMA.

"Nem sempre é fácil encontrar financiamento para alguns dos estudos sistemáticos que estamos realizando", disse Maynard. "O UCLA Innovation Fund acelerou a pesquisa e nos deu a capacidade de pivotar".

Se o polímero de Maynard encontrar sucesso contínuo como um estabilizador seguro, medicamentos que salvam vidas e até o dia a dia podem se tornar mais baratos e disponíveis em mais lugares. E ela terá alguns outros para agradecer:a Mãe Natureza e o urso-d'água quase indestrutível.