Pesquisadores da ESI International Chair da CEU Cardenal Herrera University (CEU UCH) e do ESI Group acabam de publicar na revista científica Pharmaceutics uma nova estratégia de topologia computacional para identificar medicamentos existentes que podem ser aplicados para tratar COVID-19 sem esperar pela pesquisa e fases de ensaio clínico necessárias para desenvolver uma nova substância.
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Esse modelo matemático aplica a Análise de Dados Topológicos de forma pioneira para comparar a estrutura tridimensional das proteínas-alvo de medicamentos conhecidos às proteínas do coronavírus SARS-CoV-2, como a proteína NSP12, enzima responsável por replicar o RNA viral.
Segundo Antonio Falcó, diretor da Cátedra ESI-CU, “este tipo de análise exige a comparação de um grande número de parâmetros, por isso é necessário aplicar técnicas computacionais avançadas, como as que desenvolvemos na Cátedra ESI-CEU, que aplicamos para campos muito diversos: do projeto de novos materiais à otimização de processos de fabricação. Agora usamos nosso conhecimento para enfrentar o desafio apresentado pela pandemia, para encontrar tratamentos conhecidos que podem ser eficazes para tratar COVID-19 o mais rápido possível, comparando, pela primeira vez, a estrutura topológica das proteínas. ”
Inovação no reposicionamento de medicamentos
Embora outros grupos de pesquisa tenham aplicado métodos computacionais para reposicionar medicamentos para tratar COVID-19, a pesquisadora da ESI Chair Joan Climent destaca que “somos o primeiro grupo em nível internacional a aplicar os avanços mais recentes em análise de dados topológicos (TDA), que é utilizado para estudar as propriedades dos corpos geométricos, para analisar geometrias biológicas no contexto do reposicionamento da medicina. Nosso ponto de partida é a ideia de que medicamentos conhecidos que atuam contra determinada proteína como alvo terapêutico também podem atuar contra outras proteínas de estrutura tridimensional com alto grau de similaridade topológica ”.
No caso da COVID-19, sabe-se que a proteína NSP12, uma RNA polimerase dependente de RNA e responsável pela replicação do RNA viral nas células hospedeiras, é um dos alvos farmacológicos mais interessantes e promissores.
“Os medicamentos que são eficazes contra proteínas com uma estrutura topológica tridimensional que é altamente semelhante à proteína NSP12 de SARS-CoV-2 também podem ser eficazes contra esta proteína.”
Dezesseis medicamentos de 1.825 analisados
O estudo do ESI-CEU Chair, publicado na Pharmaceutics, analisou os 1.825 medicamentos aprovados pelo FDA, o American Food and Drug Administration. De acordo com o repositório do Drug Bank, esses medicamentos estão ligados a 27.830 estruturas protéicas. Na primeira fase dessa análise de massa, os pesquisadores compararam a estrutura topológica dessas milhares de proteínas disponíveis no Protein Data Bank com as 23 proteínas do coronavírus SARS-CoV-2. Descobriu-se que havia três proteínas virais com semelhanças topológicas altamente significativas com estruturas de proteínas-alvo de medicamentos conhecidos: protease viral 3CL, endoribonuclease NSP15 e RNA polimerase dependente de RNA NSP12.
Com essa metodologia, entre os 1.825 medicamentos aprovados pelo FDA, a equipe de pesquisa conseguiu identificar 16 medicamentos que atuam contra essas três proteínas como alvo terapêutico.
Entre esses 16 medicamentos estão :
- a rutina, um flavonóide que inibe a agregação plaquetária;
- dexametasona, um glicocorticóide que atua como antiinflamatório e imunossupressor; e
- vemurafenib, um inibidor da quinase adequado para pacientes adultos com melanoma.
Com esses medicamentos já identificados, eles terão que ser submetidos a estudos clínicos in vitro e in vivo para confirmar a possível eficácia detectada pelo modelo matemático e determinar a melhor combinação deles para tratar os sintomas causados pelo COVID-19.
A dexametasona é atualmente um dos medicamentos mais usados e com maior sucesso no tratamento da doença COVID-19 avançada.
Nova variante e pandemias futuras
Os autores do estudo, todos pesquisadores da ESI-CEU Chair, também destacam a utilidade futura desta nova estratégia para reposicionar medicamentos:
“Se considerarmos que metade dessas novas variantes de vírus têm genes modificados que codificam a proteína Spike , esta técnica pode ser útil para reposicionar novos medicamentos dependendo das mudanças na estrutura da proteína nas novas variantes.
Além disso, essa estratégia pode ser aplicada tanto ao coronavírus SARS-CoV-2 e suas novas variantes, quanto a quaisquer novos vírus que possam surgir no futuro, identificando suas proteínas e comparando sua estrutura topológica com a das proteínas alvo em medicamentos conhecidos, usando a mesma estratégia.
Os investigadores que realizaram este estudo são, em conjunto com o director da cátedra Antonio Falcó Montesinos, e Joan Climent Bataller, do Departamento de Produção e Saúde Animal do CEU UCH, Raúl Pérez Moraga, Jaume Forés Martos e Beatriz Suay García, do Departamento de Matemática, Física e Ciências da Computação do CEU UCH, e Jean Louis Duval, da multinacional francesa ESI Group, sócio do CEU UCH na Cátedra Internacional ESI-CEU.
Fonte: MDPI
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