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Metodologia inovadora de triagem virtual leva à descoberta de potenciais compostos anti-inflamatórios

Autores: Maria Célia Wider

25 mar, 2022
Novos inibidores da mieloperoxidase se mostraram eficazes in vivo e foram patenteados

Com uma abordagem que pode revolucionar o desenvolvimento de agentes anti-inflamatórios, pesquisadores do CEPID Redoxoma descobriram novos inibidores da mieloperoxidase (MPO), enzima envolvida em vários processos inflamatórios. Os compostos se mostraram eficazes em células dHL-60, em neutrófilos humanos e em um modelo animal de artrite gotosa.

O novo método consiste em uma regra MPO inibidor-símile integrada a uma triagem virtual baseada no receptor e foi criado pelo pesquisador Isaac de Araújo Matos, durante seu doutorado. “A importância desse trabalho é o desenvolvimento de um método para busca de inibidores da MPO, com alta taxa de sucesso e uma alta diversidade química dos compostos descobertos. A ideia original foi usar uma metodologia genérica, que não se prendesse à estrutura do composto, porém trouxesse propriedades que aumentassem a probabilidade desse conjunto a ser testado de possuir verdadeiros inibidores da MPO”, afirmou o pesquisador.

O estudo foi realizado sob a supervisão da professora Flavia Carla Meotti, do Instituto de Química da USP e do CEPID Redoxoma. O método computacional foi desenvolvido em colaboração com o professor Nivan Bezerra da Costa Júnior, da Universidade Federal de Sergipe (UFS), e publicado em artigo no Journal of Chemical Information and Modeling, uma publicação da American Chemical Society.

Mieloperoxidase

A mieloperoxidase é uma hemeperoxidase encontrada em grande quantidade nos neutrófilos, que são os leucócitos mais abundantes na circulação sanguínea e formam a primeira linha de defesa contra infecções. A enzima usa o peróxido de hidrogênio (água oxigenada) para oxidar cloreto ao ácido hipocloroso, um forte agente microbicida.

No entanto, apesar de combater microrganismos, os processos inflamatórios desencadeados pela MPO estão na origem de diversas doenças, como fibrose cística, asma, aterosclerose, doença obstrutiva pulmonar crônica (DPOC), artrite reumatoide, doença de Alzheimer e doença de Parkinson. Mais recentemente, também foi implicada na insuficiência respiratória aguda grave (IRAG) gerada por infiltração neutrofílica na covid-19.

Embora seja um alvo promissor para o desenvolvimento de novos agentes anti-inflamatórios, até agora nenhum inibidor MPO foi aprovado para uso clínico. Segundo Matos, os inibidores atualmente em testes clínicos são potentes por serem irreversíveis, e como são moléculas reativas, é difícil selecionar a reatividade apenas para inibir a MPO, aumentando o risco de efeitos adversos graves. Uma das vantagens dos inibidores descobertos com a nova metodologia é que eles são reversíveis. “Provamos que é possível desenvolver um inibidor reversível potente, que seja ativo em células e em animais”, afirmou.

Novo método

Para criar o novo método, os pesquisadores analisaram propriedades moleculares genéricas, como massa molecular, polaridade, lipofilicidade e número de ligações rotacionáveis, de 143 inibidores já descritos, e acrescentaram as regras de Lipinski e Veber, usadas para avaliar a biodisponibilidade oral dos compostos. Com isso, estabeleceram uma regra, que chamaram de regra MPO inibidor-símile. “Assim, compostos que atendam todas essas regras, teriam, em teoria, uma probabilidade de inibir a MPO e serem ativos por via oral”.

Com essa regra, eles fizeram a triagem virtual de mais de 35 milhões de moléculas disponíveis no banco ZINC12 na época, e obtiveram 6.546 moléculas de interesse. O banco de dados ZINC é uma coleção de compostos químicos preparados especialmente para triagem virtual.

Como a regra inbidor-símile não é baseada em estrutura, eles precisaram de uma metodologia para excluir os compostos que não podiam se ligar ao sítio ativo da enzima. “Daí usamos a triagem virtual baseada no receptor, a docagem molecular, na qual os 6.546 compostos foram encaixados dentro do sítio ativo da enzima. Foram usados vários programas, testados os melhores parâmetro para validação, a metade do conjunto foi analisada por inspeção visual” conta Matos. Nesta etapa, foram selecionados 242 compostos, que passaram por nova docagem e análise. Assim, eles identificaram dez candidatos, dos quais seis inibiam a MPO, representando uma taxa de sucesso de 60%. Os compostos apresentaram alta diversidade química e nenhum havia sido relatado anteriormente como inibidor de MPO. “Com isso a gente viu que a metodologia funcionava”, disse Matos.

Forma dimérica da MPO mostrando o inibidor ZINC9089086 (amarelo) docado no sitio ativo da enzima (cinza). PDB 1CXP


Forma dimérica da MPO mostrando o inibidor ZINC9089086 (amarelo) docado no sitio ativo da enzima (cinza). PDB 1CXP — Isaac A. Matos

O pesquisador explica que, diferente de outros trabalhos que usam a triagem baseada em modelos farmacofóricos, encontrando basicamente moléculas semelhantes às usadas como modelo, o método desenvolvido neste estudo encontra compostos com alta diversidade química. “A diversidade é fundamental, porque uma molécula às vezes inibe muito bem a enzima, mas é tóxica. Se você tem várias estruturas, pode selecionar a melhor. A gente quer diversidade química o máximo possível”.

Em seguida, eles voltaram a selecionar e testar 18 moléculas do mesmo conjunto de 242 compostos, das quais quatro foram testadas em um modelo animal de artrite gotosa. A artrite gotosa, ou gota, é uma doença inflamatória causada pela precipitação de cristais de urato nas articulações, afetando aproximadamente 7% da população mundial. O acúmulo dos cristais causa crises inflamatórias dolorosas nas articulações.

“No modelo animal, vimos que, quando administrávamos os cristais na pata, o edema triplicava e a atividade da MPO estava lá em cima também. E quando tratávamos com os inibidores da MPO víamos uma redução significativa da inflamação”. Todos os quatro compostos tiveram efeito antiedematoso, ou seja, diminuíram o inchaço da pata do animal, além de diminuir a atividade de peroxidase total e de citocinas pró-inflamatórias, quando administrados por via intraperitoneal e três deles apresentaram o mesmo efeito quando administrados por via oral. Segundo o pesquisador, embora haja evidências da participação da MPO na gota, ainda não há estudos mostrando inibidores desta enzima no tratamento da doença.

Dentre os compostos testados, um deles se mostrou mais potente como anti-inflamatório: a naftalamida, que apresentou potência inibitória na faixa nanomolar. Esse composto tem

alguma similaridade com o ABAH, ou 4-hidrazida do ácido benzóico, considerado um inibidor clássico da MPO, embora possua importantes diferenças estruturais e de mecanismo de ação. A principal delas é o fato de o ABAH ser um inibidor irreversível.

“A naftalamida é uma molécula pequena, potente e reversível, que ainda não está pronta, mas pode facilmente ser otimizada. Como é uma nova classe química e farmacológica, nós patenteamos as naftalamidas como inibidores da MPO para o desenvolvimento de drogas anti-inflamatórias”, explicou Matos.

O processo de descoberta de medicamentos é caro, lento e complexo, além de ser um investimento arriscado do ponto de vista econômico, com orçamentos de alguns milhões de dólares e uma alta taxa de compostos reprovados. De acordo com Matos, a química computacional pode dar suporte ao processo de desenvolvimento de novas drogas, principalmente nos estágios iniciais. “A triagem virtual tem se mostrado uma ferramenta útil, acelerando a identificação de acertos e promovendo colaborações no processo moderno de descoberta de medicamentos”.

Os dados da pesquisa em modelo animal de artrite gotosa ainda não estão publicados. Os compostos de naftalamida encontram-se sob pedido de patente junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI). O artigo Integration of an Inhibitor-like Rule and Structure-based Virtual Screening for the Discovery of Novel Myeloperoxidase Inhibitors, de Isaac de Araújo Matos, Nivan Bezerra da Costa Júnior e Flavia Carla Meotti, pode ser lido aqui.


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