Estudo identifica pequenas moléculas que simulam chave para o crescimento cerebral

Investigadores da Escola de Medicina da Universidade de Stanford (EUA) identificaram várias pequenas moléculas que simulam uma proteína chave, mas incómoda, no cérebro, uma descoberta que pode abrir as portas a novas terapias para uma variedade de desordens cerebrais. A proteína, designada pelo acrónimo BDNF, é conhecida pelo seu envolvimento em importantes funções cerebrais, que inclui a memória e a aprendizagem.

“Estas pequenas moléculas podem ser base de medicamentos que podem providenciar novas formas de tratamento para um grande número de doenças do foro neuropsiquiátrico, tais como Alzheimer, Huntington e depressão”, disse o Dr. Frank Longo, professor e responsável pela neurologia e ciências neurológicas, e autor principal de um estudo a ser publicado online no Jornal de Investigação Clínica.
BDNF pertence a uma família de proteínas denominadas factores de crescimento nervoso, que são críticos durante o desenvolvimento do sistema nervoso. Quando um factor de crescimento se liga ao seu receptor na superfície dum neurónio, ou célula nervosa, pode accionar uma série de sinais dentro da célula que direcciona a célula a sobreviver, cultivar uma projecção extensível a células próximas ou distantes, ou formar uma ligação especializada com outra célula que permita que essas duas células comuniquem. E nalgumas poucas áreas do cérebro onde novas células nervosas possam ser formadas, BDNF promove este processo. Mas a sua actividade é diminuída em certas doenças neurodegenerativas, tais como a doença de Huntington. Mesmo em indivíduos saudáveis, o seu nível declina gradualmente com a idade.
Usar a própria BDNF como droga terapêutica vai no entanto ser difícil, diz Longo, pois os medicamentos proteicos não só são caros, como não podem ser tomados por via oral (os nossos tractos digestivos não fazem qualquer distinção entre as proteínas em forma de comprimidos e as proteínas contidas num bife) e assim têm que ser injectadas. Mas mesmo assim, a BDNF desaparece muito rapidamente no corpo. “Só dura cerca de um minuto no sangue,” diz Longo. Finalmente, a barreira sanguínea do cérebro, que evoluiu para proteger o cérebro de substâncias estranhas indesejáveis, iria efectivamente barrar a entrada às BDNF sanguíneas. “Assim, no que diz respeito às doenças neurológicas, não iriam alcançar o seu objectivo.”
“BDNF é uma molécula dominante e muito importante no sistema nervoso central,” diz o neurologista Dale Bredesen, professor e presidente fundador do Instituto Buck de Investigação para o Envelhecimento, em Novato, Califórnia (EUA), que não esteve envolvido no estudo mas que está familiarizado com a pesquisa. “Este é um estudo importante. Representa um primeiro passo para a possibilidade de desenvolver moléculas para estudos em humanos que vão ser valiosos para um número de doenças, incluindo doenças neurodegenerativas e lesões cerebrais.”
Possivelmente tão importante para outros investigadores como o potencial terapêutico destas moléculas, é o método segundo o qual foram descobertas. O trabalho foi efectuado em colaboração com o Dr. Steven Massa, neurologista na Universidade da Califórnia – San Francisco e no Centro Médico de Veteranos em San Francisco, que foi o arquitecto da busca informática que levou à selecção das moléculas potencialmente activas para serem testadas no laboratório de Longo. Massa partilha a primeira autoria do estudo com o Dr. Tao Yang, cientista principal no laboratório de Longo em Stanford e, antes disso, na Universidade da Carolina do Norte (EUA). Yang levou a cabo muitos dos bio-ensaios chave para demonstrar que esses compostos eram, de facto, activos em sistemas vivos.
Primeiramente, perto de 1 milhão de substâncias de estrutura química conhecida foram analisados “in silico”, i.e., através duma busca informática de características indicadoras da semelhança estrutural em relação a uma porção correspondente a, talvez, 5% do comprimento da proteína BDNF. Esta parte particular da molécula é, acredita-se, critica para a capacidade da BDNF em ligar-se ao seu receptor, denominada TrkB, que se situa na superfície das células cerebrais.
Massa, cujo laboratório foi responsável pela operação de análise informática, disse que a busca apenas levou algumas horas – apesar da programação do enorme conjunto de dispositivos virtuais (que, tal como os livros numa biblioteca, podem ser consultados várias vezes por várias pessoas) ter levado alguns meses.
Dos milhões de moléculas testadas, cerca de 2.000 deram sinais de terem, possivelmente, actividade de ligação-TrkB tipo-BDNF. Para reduzir esta lista, os investigadores utilizaram métodos práticos para discernir qual o tipo de moléculas fazia um medicamento possivelmente não-tóxico, mais facilmente absorvido e por aí adiante. “Ficámos com 14 que pareciam bastante boas,” disse Longo.
Mas esses compostos, nesta altura, eram meramente virtuais, consistindo em uns e zeros em circuitos electrónicos, ao contrário de pós em provetas. Era necessário aos investigadores porem as mãos em exemplares reais, de fontes comerciais. “Pusemos em curso o serviço comercial de agentes de pequenas moléculas, que vão e encontram-nas. Estas são, muitas vezes, moléculas que não têm finalidade conhecida. Podem ter sido uma reacção secundária dum projecto anterior e o químico apenas as guardou numa prateleira e não haver utilidade conhecida para as mesmas,” diz Longo.
Longo e os seus colegas tiveram a possibilidade de obter sete moléculas de fontes comerciais. Yang efectuou então pormenorizados ensaios biológicos, a fim de determinar se os compostos viviam até à sua facturação in-silico. Por exemplo, eles mantinham uma cultura de neurónios num prato para não morrer, como a BDNF?
“Nós usámos neurónios que vieram duma parte do cérebro dum rato que são bastantes sensíveis a processos neurodegenerativos,” disse Longo. “A cultura apenas em tecidos é desafiante para eles. Quando estão no cérebro, têm acesso à BDNF. Quando os retiramos do cérebro e cultivamo-los num recipiente para cultura, se não lhe fornecermos BDNF, eles morrem.”
Das sete moléculas testadas, cinco tiveram a capacidade tipo-BDNF de impedir a morte de neurónios cultivados num prato. Os quatro mais activos são discutidos no novo artigo.
Significativamente, estas moléculas ligam-se apenas a TrkB. Em contraste, a BDNF liga-se a pelo menos outro receptor na superfície da célula nervosa, denominado p75. “Pensa-se que, quando a BDNF interage com a p75, pode promover a dor ou outras funções perniciosas,” disse Longo. “Assim, uma segunda vantagem das nossas pequenas moléculas, tem a ver com o facto de estarmos, selectivamente, a fazer mira à TrkB, o que nos dá a oportunidade de evitar os efeitos negativos que a proteína natural possa causar.”
“É muito difícil desenvolver pequenas moléculas que simulem proteínas muito maiores, muitas vezes porque as proteínas e os seus receptores interagem ao longo de áreas de superfície muito grandes,” disse Bredesen, o neurologista do Instituto Buck. “Para sermos capazes de fazer isso com sucesso, o que foi feito, representa um passo importante.”
As patentes para estes quatro compostos estão na posse da Universidade da Carolina do Norte e UCSF, onde Longo trabalhou antes de ir para Stanford. Enquanto esteve na UNC (Universidade da Carolina do Norte), Longo fundou a PharmatrophiX, uma empresa focada no desenvolvimento comercial de pequenas moléculas semelhantes, e incluindo, às identificadas neste estudo.
O financiamento para este estudo foi providenciado pelo Instituto para o Estudo do Envelhecimento, a Associação Alzheimer e os departamentos norte-americanos da Defesa e dos Assuntos dos Veteranos. Outros co-autores de Standard foram o assistente de investigação Dina Mesma e o instrutor de neurologia Dr. Gatafunhar Rajadas.
Fonte: Ruce Goleiam
Centro Médico da Universidade de Standard 

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