Coronavírus: proteases e seus inibidores são possíveis alvos para vacinas e medicamentos

By Dra. Lívia de Moraes Bomediano Camillo, Doutora em Biossistemas. UFABC.

Os coronavírus são um grupo de vírus que causam sintomas respiratórios que variam de uma gripe comum à pneumonia e, aparentemente, na maioria das pessoas os sintomas tendem a ser leves1. No entanto, existem alguns tipos de coronavírus que podem causar doenças graves, como o Coronavírus da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV), identificado pela primeira vez na China em 2003 e o Coronavírus da Síndrome Respiratória do Oriente Médio (MERS‐CoV), identificado pela primeira vez na Arábia Saudita em 2012. O novo coronavírus responsável pela atual pandemia foi identificado pela primeira vez na China, em dezembro de 2019 (COVID-19)1,2. A identificação de proteases dos vírus ou de proteases que envolvam o processo de infecção pelo vírus e seus possíveis inibidores é de extrema importância na corrida para a descoberta de possíveis alvos de uma vacina ou de um medicamento efetivo no tratamento da doença causada pelo COVID-19. Neste cenário, o uso de ferramentas de bioinformática estrutural vem sendo um dos principais aliados dos cientistas.

A proteína determinada S (do inglês, spike) presente no coronavírus facilita a entrada viral nas células humanas. Esta entrada depende da ligação da unidade de superfície S1 da proteína S a um receptor celular, facilitando a ligação viral à superfície das células-alvo. A entrada requer a inicialização da proteína S por proteases celulares, o que implica na clivagem da proteína S nos locais S1/S2, permitindo a fusão das membranas virais e celulares3. As proteases envolvidas neste processo são todas potenciais alvos para intervenções antivirais, pois sua inibição evitaria a entrada do vírus na célula hospedeita. Para tanto, suas estruturas e as estruturas de possíveis inibidores de suas ações precisam ser conhecidas e solucionadas em tempo hábil para que um tratamento efetivo possa controlar a progressão da doença.

Em um outro exemplo, pesquisadores empregaram as metodologias de drug design, virtual screening e high-throughput screening para identificar novas drogas que possam ter como alvo as principais proteases do coronavírus4. Mpro é uma protease essencial para a replicação e transcrição viral. Com um estudo de virtual screening a partir da estrutura da protease, foi possível identificar 10.000 compostos, incluindo medicamentos aprovados, candidatos a medicamentos em ensaios clínicos e outros compostos com propriedades farmacológicas ativas como possíveis inibidores da protease Mpro. O mesmo grupo de pesquisadores mostrou que seis destes compostos possuem forte atividade anti-viral em experimentos com células humanas. Um destes inibidores, identificado como N3, apresentou uma potente atividade inibitória irreversível contra a protease Mpro. Após as informações obtidas através das ferramentas computacionais, o grupo determinou o cristal da estrutura desta protease complexada com este inibidor e defende que este possa vir a ser utilizado em testes clínicos contra a infecção causada pelo COVID-194.

A tecnologia deve ser aliada à ciência na busca de soluções para o problema que enfrentamos. Empresas de tecnologia vem ajudando grupos de cientistas a lidar com os volumes de dados e com simulações computacionais acerca do conhecimento da estrutura de proteínas virais e busca de compostos que possam atuar como medicamentos contra o COVID-19. A IBM colocou seu supercomputador a disposição dos cientistas para filtrarem bibliotecas de compostos de medicamentos conhecidos para encontrarem aqueles que possuem maior probabilidade de serem eficazes contra o coronavírus5. Até o momento, 77 compostos selecionados neste supercomputador estão em fase de testes in vivo.

Nós estamos em meio à uma situação inédita em nossa geração. A pandemia por coronavírus vai ser um marco no meio científico mundial. Todo conhecimento acerca da atividade viral, do processo infeccioso e o desenvolvimento da doença é bem-vindo e o uso de ferramentas computacionais aceleram e auxiliam os experimentos com possíveis medicamentos. E ainda mais importante, a corrida para encontrar uma vacina ou medicamento contra a doença causada pelo COVID-19 abrirá portas para o desenvolvimento de novas tecnologias que poderão ser utilizadas para solucionar outras doenças no futuro.

1. HEYMANN, David L.; SHINDO, Nahoko. COVID-19: what is next for public health?. The Lancet, v. 395, n. 10224, p. 542-545, 2020.

2. WORLD HEALTH ORGANIZATION et al. Coronavirus disease 2019 (COVID-19): situation report, 59. 2020.

3. HOFFMANN, Markus et al. SARS-CoV-2 cell entry depends on ACE2 and TMPRSS2 and is blocked by a clinically proven protease inhibitor. Cell, 2020.

4. JIN, Zhenming et al. Structure of Mpro from COVID-19 virus and discovery of its inhibitors. bioRxiv, 2020.

5. IBM’s response to COVID-19. Disponível em: https://www.ibm.com/thought-leadership/covid19/. Acessado em 31/03/2020.