17/08/2021 - São os dias de cachorro do verão. Você morde uma laranja gorda e gelada. O suco cítrico explode em sua boca em uma explosão refrescante e formigante. Ahh. E parabéns - você acabou de ser vacinado para o vírus mais recente. Esse é um dos objetivos da agricultura molecular, uma visão de que as plantas sintetizam medicamentos e vacinas. Usando engenharia genética e biologia sintética, os cientistas podem introduzir novos caminhos bioquímicos em células vegetais – ou mesmo plantas inteiras – transformando-as essencialmente ...
em biorreatores de uso único. A ideia toda tem uma vibe de ficção científica retro-futurista. Concebida pela primeira vez em 1986, a agricultura molecular teve seu impulso três décadas depois, quando o FDA aprovou a primeira – e única – proteína terapêutica derivada de plantas para humanos para tratar a doença de Gaucher, um distúrbio genético que impede as pessoas de quebrar as gorduras.
Mas aos Drs. Hugues Fausther-Bovendo e Gary Kobinger na Université Laval, Quebec e Galveston National Laboratory, Texas, respectivamente, estamos apenas começando. Em um novo artigo de perspectiva publicado na semana passada na Science, a dupla argumenta que as plantas têm sido um recurso negligenciado para a biofabricação.
As plantas são baratas para crescer e resistem a formas comuns de contaminação que assombram outros processos de fabricação de medicamentos, ao mesmo tempo em que são sustentáveis e ecologicamente corretas. As proteínas terapêuticas ou vacinas resultantes são muitas vezes armazenadas dentro de suas sementes ou outros componentes das células vegetais, que podem ser facilmente desidratados para armazenamento – não são necessários freezers ultrafrios ou transportadores estéreis.
Eles também trabalham rápido. Em apenas três semanas, a empresa canadense Medicago produziu uma vacina candidata à Covid-19 que imita a camada externa do vírus para estimular uma resposta imune. A vacina está agora em fase final de ensaios clínicos.
Ainda mais selvagem, as próprias plantas podem ser transformadas em remédios comestíveis. Em vez de injeções de insulina, as pessoas com diabetes podem comer apenas um tomate. Em vez de tomar uma vacina contra a gripe, você pode mastigar uma espiga de milho doce e fresco. A atração da agricultura molecular encorajou a DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) a financiar três grandes instalações para otimizar as vacinas feitas com plantas.
E se algum dia chegarmos a Marte, as plantas serão muito mais fáceis de cultivar do que montar uma operação farmacêutica inteira.
“A agricultura molecular pode ter um impacto considerável na saúde humana e animal”, disseram os autores.
Qual é a alternativa atual?
Sequestrar outras formas de vida para fazer drogas não é novidade. Pegue a levedura comum, o meio favorito de um cientista para engenharia genética e o melhor amigo de um cervejeiro. Usando pequenas “naves espaciais” circulares que carregam novos genes, chamados vetores, os cientistas podem criar novos caminhos bioquímicos para essas criaturas. Em um estudo recente, uma equipe de Stanford fez 34 modificações no DNA da levedura para montar quimicamente uma molécula com efeitos generalizados nos músculos, glândulas e tecidos humanos.
Outros meios para sintetizar drogas, anticorpos e vacinas contam com um arco-íris de hospedeiros, desde as células exóticas de insetos até as um pouco mais mundanas, como os ovos. A vacina contra a gripe, por exemplo, é cultivada em ovos de galinha, o que favorece o crescimento de uma versão atenuada do vírus para ajudar a estimular o sistema imunológico. Uma próxima vacina contra o Covid-19 está fazendo o mesmo.
Mas se você já teve a infeliz experiência de fazer cerveja caseira ruim – cerveja, vinho, kombucha ou qualquer outra coisa – você terá uma sensação visceral dos perigos envolvidos. Embora o uso de leveduras ou células de mamíferos para biofabricação seja a norma hoje, é uma operação cara. As células enchem enormes jarros giratórios dentro de instalações estritamente controladas. As operações estão sob constante ameaça de patógenos zoonóticos – insetos perigosos causadores de doenças que podem desperdiçar um tanque inteiro.
Uma alternativa à base de plantas
O uso de plantas como biofábricas de reposição começou com um cálculo simples: elas são baratas e fáceis de cultivar. As plantas requerem apenas três coisas: luz, água e solo. Adicione fertilizante se estiver se sentindo chique. As estufas, se necessárias, ainda são muito mais econômicas do que os biorreatores de aço inoxidável.
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Mas os cientistas logo perceberam outros benefícios. Uma é a experiência. Com milhares de anos de conhecimento agrícola coletivo sob o cinto da humanidade, é relativamente fácil avaliar a melhor maneira de cultivar uma folha de tabaco produtora de anticorpos, batata antitoxina ou soja para vacina contra herpes. Nos países em desenvolvimento, basta plantá-los no campo ou em pilhas verticais – não é necessário nenhum equipamento especial. Para colher, esmague as plantas e extraia os medicamentos do suco. Ou simplesmente congele partes secas da planta que contém a droga em um pó para armazenamento e transporte. Todo o processo é econômico e sustentável.
Acrescente o recente boom nas ferramentas de edição de genes e a agricultura molecular está em alta. O processo é semelhante às culturas geneticamente modificadas (GM). Começa com a introdução de um vetor em toda a planta ou células vegetais, que carrega o código genético para fazer uma proteína ou uma vacina. Dependendo do tipo de vetor, o novo DNA pode se integrar ao próprio genoma da planta – algo chamado “expressão estável” – ou pode flutuar por tempo suficiente para que a planta execute suas instruções de produção de proteínas.
A última, apelidada de “expressão transitória”, é especialmente tentadora por sua velocidade de foguete. É possível extrair vacinas e proteínas terapêuticas em semanas, disseram os autores.
O outro benefício veio como uma surpresa. Vacinas produzidas por plantas e anticorpos monoclonais – por exemplo, aqueles usados para tratar casos graves de Covid-19 – são muito mais potentes do que moléculas semelhantes feitas em ovos de galinha ou leveduras. A maioria das vacinas hoje em dia requer adjuvantes, um “pulverizador” molecular no topo que ajuda a estimular ainda mais uma resposta imune. Nas plantas, no entanto, a vacina resultante contém uma sopa de bioquímicos vegetais. Essas moléculas, disseram os autores, podem agir de forma semelhante a um adjuvante, potencialmente tornando as formulações de vacinas muito mais simples e acessíveis.
Mas com grandes poderes vem grandes responsabilidades. Superestimular o sistema imunológico pode ter efeitos colaterais catastróficos. Há boas notícias. Até agora, os anticorpos monoclonais produzidos por plantas contra o HIV e o Ebola mostraram muito poucos efeitos colaterais, sendo os mais comuns febre baixa em três ensaios clínicos.
Vacinas Comestíveis
Talvez a promessa mais tentadora da agricultura molecular no futuro próximo sejam as culturas que contêm uma vacina.
Se a ideia de comer uma vacina te deixa com nojo, há um precedente. Um tipo de vacina contra a poliomielite, que contém um vírus enfraquecido dado como comestível, já foi amplamente usado para eliminar o vírus. No entanto, em um período de seis anos na virada do século, uma série de vacinas comestíveis à base de plantas contra a hepatite B, a raiva e o norovírus tornaram-se pioneiras – e mártires – desse objetivo. “A proporção de indivíduos imunizados que geraram uma resposta imune … foi decepcionantemente menor do que em ensaios clínicos envolvendo vacinas padrão administradas”, disseram os autores.
Isso está mudando. Com o surgimento do CRISPR e de outras ferramentas de edição genética de precisão, “vacinas comestíveis feitas de plantas podem agora gerar respostas imunes significativas”. Vários testes recentes tentaram usar uma vacina como primeira dose, com uma vacina comestível à base de plantas derivada de arroz, cereais ou milho como reforço.
Por enquanto, as terapêuticas à base de plantas comestíveis ainda estão em fase de desenvolvimento pré-clínico. Mesmo quando tecnologicamente possível, eles provavelmente também enfrentarão bloqueios e protestos. A animosidade atual em relação aos OGMs pode continuar. Custos e protocolos para fabricação segura terão que estar em vigor.
Mas a agricultura molecular também pode ser o grande equalizador para o acesso terapêutico, minimizando o impacto em um clima cada vez mais tumultuado.
Para os autores, a chave é olhar para frente. “A fabricação de proteínas farmacêuticas pode permanecer dominada pelos atuais sistemas de produção até que a atratividade econômica… mude o equilíbrio para a agricultura molecular”, disseram eles.
Fonte: https://singularityhub.com/