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 Oceanógrafo e líder Avina que participou de várias expedições do Programa Antártico Brasileiro. Nos últimos 28 anos trabalhou como Professor do Centro de Estudos do Mar da Universidade Federal do Paraná. Atualmente trabalha no Instituto Oceanográfico da USP. Leia o perfil completo. |
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| Farmácias vivas marinhas |
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| 26/05/2006, 12:56 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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O que a baba de um caracol marinho tem a ver com as túnicas dos imperadores romanos? E o vômito de uma baleia com a perfumaria francesa do século XIX? E os corais moles do Caribe com o parto de uma vaca? Essas relações absurdas foram possíveis graças à Biotecnologia, uma ciência multidisciplinar formada pela interação entre a Biologia, Bioquímica, Citologia, Engenharia Genética e uma boa dose de criatividade e paciência de nossos cientistas. Desde a década de 50, a Biotecnologia vem revolucionando nossos hábitos e nossa qualidade de vida. Ações simples do cotidiano como escovar os dentes, tomar um sorvete, comer uma gelatina Royal, passar Hipoglos no nariz... Ou menos freqüentes como tomar xaropes e cápsulas de antibiótico de oito em oito horas... Até o sucesso de complicados tratamentos dentários e médico-hospitalares dependem, em parte, de substâncias bioativas extraídas de organismos marinhos e testadas aleatoriamente em laboratórios de pesquisa. Isso mesmo, duas espécies de Gorgônias do Caribe cubano, aqueles corais em forma de leque, produzem prostaglandinas, uma substância que estimula a contração da musculatura lisa e a dilatação da bacia cervical. Sem dúvida muito útil no trabalho de parto das fêmeas mamíferas. Antes de entender como substâncias bioativas são descobertas e transformadas em matéria-prima essencial da indústria médico-hospitalar, cosmética, farmacêutica e de alimentos, é preciso esclarecer alguns conceitos e etapas metodológicas da Biotecnologia farmacológica. Substâncias químicas produzidas dentro dos sistemas biológicos (i.é., biogênicas) são infinitamente mais complexas do que gases, sais minerais e metais encontrados fora dos organismos vivos. Nitratos, fosfatos, carbonatos, ácido carbônico, ferro, zinco, etc. são absorvidos pelas plantas que, usando a energia catalisadora do sol, utilizam esses elementos para construir dentro das células as moléculas de proteínas, açúcares e gorduras. Seguindo a Primeira Lei da Termodinâmica, aquela que diz que “nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”, a energia solar transforma-se em energia química contida nas ligações atômicas dessas substâncias primárias, dominantes nos sistemas orgânicos. Além deles, existem metabólitos secundários, produzidos em pequenas quantidades, tanto em plantas como em animais, que cumprem funções fisiológicas e comportamentais específicas, muitas vezes desconhecidas. São vitaminas, hormônios, enzimas e venenos. Teoricamente cada organismo vivo é uma mina em potencial dessas substâncias bioativas prontas para serem testadas pela imaginação de empresas e cientistas, ávidos pela descoberta ao acaso da cura definitiva do herpes labial. Descobertas às antigas Do ponto de vista formal, a Biotecnologia é uma ciência recente que, no entanto, vem sendo praticada informalmente desde que o homem é homem. Ou pelo menos desde quando inventaram o vinho, a cerveja, o queijo e o pãozinho francês, mesmo sem saber que fungos e leveduras eram os responsáveis pela fermentação. Feiticeiras, curandeiros, pajés e druidas sempre usaram infusões com princípios ativos extraídos in natura para suas curas e práticas religiosas. Além do valor cultural, as técnicas rudimentares de preparo das poções e suas aplicações foram os primórdios da farmacologia contemporânea e da biotecnologia moderna. Sim, os tempos mudaram, mas apesar da sofisticação dos equipamentos e dos laboratórios brancos e moderninhos, as descobertas de substâncias bioativas ainda são feitas com princípios medievais. A diferença é que agora a nossa capacidade analítica e de acesso a habitats antes inexpugnáveis são infinitamente maiores. Isso amplia as possibilidades de descoberta de espécies raras vivendo em ambientes exóticos, tendo que se adaptar a extremos de temperatura, salinidade, pressão ou ausência total e permanente de luz. O conceito por trás do processo analítico na descoberta de um princípio bioativo é muito simples; primeiro escolhe-se um organismo alvo. Animal, vegetal, fungo ou bactéria. Como eu disse, bons candidatos são espécies novas descobertas em ambientes agressivos (p.ex., zonas abissais, regiões polares), ou com alto grau de endemismo e biodiversidade (p.ex., recifes de coral). É um pouco da curiosidade natural dos cientistas. Macera-se o organismo todo ou apenas partes dele. Depois se mistura a papa em água destilada ou em solventes orgânicos como álcoois e derivados de petróleo. Esses solventes universais extraem todas, ou grande parte das substâncias que formavam o organismo antes dele ser triturado. Claro que a ciência já tem uma boa idéia da composição geral de um suco de minhoca. A contribuição relativa de aminoácidos, gorduras, carboidratos, água e sais minerais que formam os seres vivos é bem conhecida. São substâncias universais. No entanto, esse tipo de pesquisa busca o lucro nos cantinhos. Vamos que no extrato do animal ou vegetal tenha um daqueles metabólitos secundários, produzidos em quantidades mínimas por algum grupo específico de células, e acumulado em algum órgão ou tecido do infeliz. Pode ser um veneno mortal usado para caçar, ou uma toxina amarga para proteção contra ataques de predadores, antibióticos contra invasão de bactérias, ferormônios para atração sexual ou produtos de excreção. Daí é necessário coar, centrifugar ou cromatografar toda a gororoba na tentativa de se obter extratos livres de impurezas que possam prejudicar o experimento. Em seguida injetam-se alguns mililitros em um rato canceroso ou pinga-se uma gotinha sobre uma cultura de bactérias patogênicas. E espera-se o resultado. Ou o rato fica curado… ou morre; ou o crescimento das bactérias patogênicas é inibido... ou continua-se na estaca zero e seleciona-se outro organismo até esgotar as possibilidades da biodiversidade local. Tentativa e erro Em outras palavras o método empírico da Biotecnologia na descoberta de princípios bioativos é totalmente aplicado na base da tentativa e erro. Primeiro extrai e identifica, depois descobre pra que serve. E na maioria das vezes… não serve pra absolutamente nada! Pelo menos por enquanto, até que surja uma nova epidemia ou uma nova aplicação industrial, como as muitas que surgirão ainda nesse século XXI. Pela regra do dedão existe uma chance em 5 mil para que um teste de laboratório com extratos marinhos apresente resultado positivo. E uma chance em 50 mil para que essa substância chegue ao mercado – o que leva, em média, 15 anos pra acontecer. Quando comprova-se a eficácia de alguma dentre as milhares de substâncias orgânicas encontradas nos organismos vivos no tratamento de alguma doença, é como encontrar uma pepita de ouro no meio desse garimpo bioquímico. O extrato é analisado para a descoberta do princípio ativo responsável pela ação. Compara-se a estrutura molecular com a de substâncias descobertas anteriormente e, em se tratando de coisa nova, dá-se um nome codificado e pronto. O passo seguinte é sintetizar artificialmente o princípio ativo para produção em escala industrial com um nome comercial devidamente patenteado. A quantidade de princípios ativos encontradas em um determinado ecossistema depende da biodiversidade de seus habitats. O número de espécies de animais e vegetais é maior em terra do que no mar. Entretanto, nos níveis mais elevados da hierarquia taxonômica, o mar é muito mais rico. Quase todos os filos do reino animal ocorrem no mar, e alguns são exclusivamente marinhos. Ou seja, as diferenças específicas são maiores no mar do que entre as espécies terrestres. Em outras palavras, os organismos terrestres são mais parecidos entre si, diminuindo as divergências bioquímicas. Ao passo que no mar a maior diferença entre níveis taxonômicos superiores revela o maior potencial de diversidade de substâncias químicas produzidas em níveis específicos. A forma mais tradicional e antiga de explorar recursos marinhos tem sido a pesca. Mas nos últimos 40 anos a Biotecnologia farmacológica vem descobrindo recursos marinhos ocultos sob a forma de substâncias bioativas produzidas por algas e invertebrados marinhos, verdadeiras farmácias vivas, que podem mudar radicalmente a qualidade de vida do ser humano. O remédio para muitas doenças ainda incuráveis pode estar no mar e não em alguma aranha ou perereca da Amazônia. O ecossistema marinho é ainda muito desconhecido em relação ao seu potencial biotecnológico tendo em vista que a maior parte dos oceanos é ocupada por águas frias, escuras e submetidas a altíssimas pressões. São ambientes de difícil acesso e onde a habilidade de produzir uma toxina defensiva pode fazer a diferença entre viver ou morrer em clima de extrema competição e poucos recursos. Primeiras experiências Diz a lenda que foi Helena de Tróia quem descobriu a púrpura fenícia, quando viu a boca e a língua do seu cão avermelhada após ter comido um caracol na praia. Como se ele tivesse chupado um picolé de uva. Aristóteles estimou o valor agregado da tintura da púrpura como 20 vezes o peso em ouro. Ou seja, 1 grama custava 20 gramas de ouro e eram necessários sacrificar 12 mil caracóis para se obter apenas 1,4 gramas da tintura, quase o suficiente para tingir uma única túnica romana. O preparo e o comércio da púrpura fenícia podem ser considerados a mais antiga indústria biotecnológica. Até hoje, mesmo com toda nossa tecnologia, ainda não conseguiram reproduzir o mesmo tom obtido pelos fenícios. Os gregos utilizavam extratos de Gorgônias como adstringente, anticéptico e antídotos contra venenos de escorpião, e comiam pó de concha de ostra para estimular a potência sexual. Era o viagra da época. Na Europa medieval usavam-se extratos de esponjas marinhas para estancar hemorragias vaginais e chá de algas para desarranjo intestinal. Mas só na década de 1950 foram isolados, pela primeira vez, produtos marinhos com propriedades terapêuticas comprovadas cientificamente. HHoje existem mais de 8 mil substâncias bioativas descobertas em organismos marinhos. Os que mais investem na pesquisa de moléculas bioativas extraídas do mar são as indústrias médico-farmacéutica, cosmética e a indústria de alimentos. Todas são atividades rentosas, pois atendem diretamente a demanda comercial da saúde, do prazer e da vaidade humana. Aplicações O agro-negócio também se destaca dentre as atividades beneficiadas pela biotecnologia marinha. A Engenharia Genética aplicada à maricultura busca o desenvolvimento de raças e transgênicos de animais marinhos de valor econômico, capazes de produzir mais, em menos tempo e com baixo custo. Mas é na indústria médico-farmacéutica que a biotecnologia marinha mais se desenvolve. Algas, esponjas, corais, gorgônias, ascídias, moluscos e crustáceos são todos promissores na descoberta de substâncias bioativas de aplicação industrial. Principalmente os imóveis, como corais, gorgônias e ascídias, além das algas. Por serem imóveis precisam proteger-se produzindo metabólitos secundários que são tóxicas para os predadores ou qualquer engraçadinho que mexer com elas. A ação terapêutica dessas substâncias vem sendo testada há anos por vários laboratórios. São metabólitos com ações analgésicas, citotóxicas (anticancerígenas), bactericidas, fungicidas, antiinflamatórias, antibióticas e antivirais. Ou seja, têm potencial imensurável no tratamento de todas as doenças causadas por bactérias, fungos e vírus, além do uso generalizado no tratamento de câncer de diversos tipos. Produtos extraídos de esponjas são atualmente estudados no tratamento de tumores, artrite reumatóide e, mais recentemente, Aids. Também produz substâncias com alto conteúdo de iodo, usadas no tratamento de disfunções da tiróide, principalmente obesidade. O AZT, substância muito usada no controle da Aids é extraído de uma ascídia do gênero Didemnium. Para você ficar um pouco mais impressionado com o potencial biotecnológico do mar, apresento a seguir alguns exemplos de substâncias produzidas por organismos marinhos. Não vou dar detalhes sobre a biologia desses organismos já que o tema aqui está mais pra Química Orgânica do que pra Zoologia ou Botânica. Algas Carragenina é uma gelatina gosmenta também extraída de algas vermelhas e, assim como o agar, é amplamente usada na indústria de alimento. Destaca-se especificamente para clarificar mel e cerveja, o que é muito importante. A produção anual de algas marinhas coletadas in natura para a extração (Fig.3) desses três hidrocolóides é de aproximadamente 55 mil toneladas, que valem cerca de US$ 585 milhões. O valor agregado dessa produção, no âmbito de todas as indústrias que as utilizam, chega a US$ 5,6 bilhões por ano. Esponjas As esponjas marinhas, longe de servirem apenas para tomar banho, são os organismos mais promissores na descoberta de princípios bioativos para uso medicinal. Extratos de esponja são utilizados em homeopatia para o tratamento de obesidade, estimulando a glândula tiróide. São fontes de fibras de colágeno usadas nas indústrias cosmética e de nutrição. Além disso, esponjas produzem: Avarol - atividade antiinflamatória, antibacteriana, antitumoral, antileucémica, antiviral. Atualmente esta sendo testado para tratamento da AIDS, artrite reumatóide e psoríase. Acido Okadaico - forte efeito antitumoral, esta sendo estudado pela Universidad de La Laguna (Tenerife). Isohomohalichondrina – substancia em fase de testes no tratamento de leucemias, câncer de pulmão e fígado, linfomas, câncer de útero e ovário e melanoma Hemolisinas – enzima fungicida capaz de produzir lesões na parede celular de fungos patogênicos Scalaradial – potente inibidor do veneno de abelha Crambescidina – substância citotóxica sendo testada no tratamento de melanoma e leucemia. Evariolina – usada no tratamento de diversos tipos de câncer. Corais e gorgônias produzem: Eleutherobina – obtida de um coral do Oceano Índico, tem efeito positivos no tratamento do câncer de ovário. Foi descoberta em pelo Centro Scripps para a Biomedicina e Biotecnologia Marinha - EUA. Pseudopterosina – substância extraída da gorgônia Pseudopterogorgia elisabethae que vive a 4500 metros de profundidade no Mar do Caribe. É um antiinflamatório e analgésico capaz de cicatrizarem feridas e reduzir a inflamação de cortes na pela. Atualmente foi incorporado em uma linha de produtos cosméticos da empresa Estèe Lauder. Metopterosin – componente descoberto pelo Centro de Biotecnologia e Biomedicina Marinha da Universidade da Califórnia (EUA), com potencial para o tratamento contra artrite reumatóide, psoríase e asma. Prostaglandinas – substâncias extraídas de corais moles pelo Centro de Química Farmacêutica de Cuba, utilizadas no tratamento de úlceras gástricas, hipertensão pulmonar e reguladores hormonais. Também tem ação eficaz na musculatura lisa uterina, sendo usadas para facilitar o trabalho de parto em veterinária. Ascídias AZT – medicação antiviral usada no tratamento da AIDS, extraída de ascídias do gênero Didemnium (Fig.4). Tamandarina - substancia com forte ação anti-cancerígena, descoberta em uma ascídia brasileira nos recifes ao largo da Vila de Tamandaré (daí o nome) ao sul de Recife. Ecteinascidina - 743 – extraída de uma ascídia do Caribe, inibidora de sarcomas, câncer de ovário, melanoma e câncer de mama. Truncamida – age contra o desenvolvimento de melanoma Aplidina - Indicado para o tratamento de vários tipos de câncer (tiróide, tumores neuroendócrinos, melanoma, linfomas, câncer renal, câncer de bexiga, câncer retal, pâncreas e determinados tipos de leucemias). Moluscos Mexilhões, ostras, caracóis e Aplysias (o “bucetão” como dizem os pescadores do nordeste) são os principais moluscos dos quais são extraídos substâncias bioativas com propriedades terapêuticas. Mytilus edulis, um dos mexilhões mais comuns em águas brasileiras, é fonte de cálcio para reconstrução dentária e óssea. Também são usados em tratamento de obesidade uma vez que produzem mucopolissacarídeos que se aderem a gorduras diminuindo sua absorção no estômago humano. Outro mexilhão originário da Índia está sendo usado para a extração de um antiviral com potencial para o tratamento da Aids visando à substituição do AZT extraído de esponjas. Mexilhões também produzem Nivelamin, principio ativo de um antiinflamatório comercializado com o nome de Zelanki, usado no tratamento de artrites. Da Tridacna, aquela concha gigante usada como pia batismal, se extrai uma substância que protege contra raios ultravioletas. Moluscos também produzem: Ácido kaínico - comercializado no Japão como antiparasita e doenças neurais degenerativas Ziconotide – tem propriedades anestésicas que, segundo pesquisas feitas pela Universidade de Medicina de Stanford (EUA) é 50 vezes (Eu disse 50 vezes !!!!!) mais potente do que a morfina. Comercializado pela empresa Elan Pharmaceutical com o nome “PRIALT” desde 2003. ES-285 – extraído de molusco de fundo arenoso comum no Atlântico Norte, muito pescado para alimento apartir de 1990. Nele foi descoberta recentemente essa substância, ainda sem nome decente, com potencial promissor no tratamento de câncer do fígado, câncer renal e câncer de próstata. Dolastinas – usada no controle da Leucemia. Crustáceos (Filo Arthropoda) Produzem quitina, o segundo polissacarídeo mais abundante na natureza depois da celulose. Milhares de toneladas de carapaças de caranguejos, camarões e lagostas, restos da indústria pesqueira, são aproveitadas para a extração de quitina. É uma substância extremamente versátil na aplicação industrial. É usada na composição de defensivos agrícolas específicos para o combate a fungos. Como na vacinação, as plantas pulverizadas desenvolvem resistência contra o ataque de fungos que também produzem quitinas em sua parede celular. Na medicina, a quitina é usada na fabricação de membranas de hemodiálise, nos fios cirúrgicos biodegradáveis, como substitutos de pele artificial, cicatrizante de queimaduras e cápsulas de remédios, liberadores de insulina, e ainda nos tratamentos de câncer e Aids. Em cosmética, utiliza-se a quitina na fabricação de cremes de barbear e cremes hidratantes. Quitina é amplamente utilizada em vários alimentos dietéticos pela sua capacidade de absorver gorduras ainda no estômago. Também é usada na fabricação de papel e na indústria têxtil. As ações floculante e coagulante da quitina são aplicadas no saneamento de água, na filtração de águas em piscinas e na remoção de metais pesados e óleos. Peixes produzem... Calcitonina - hormônio obtido de peixes do grupo do salmão, utilizada para regular a absorção de Cálcio durante a menopausa. Ergocalciferol – entra na composição do já famoso óleo de fígado de bacalhau, tão amaldiçoado por todas as crianças do mundo. Quando exposto aos raios ultravioletas adquire propriedades que permitem a absorção do fósforo e cálcio pelo tecido ósseo. Portanto, combate o raquitismo e não duvido que deva ter sido descoberto pela avó nazista de algum cientista bioquímico alemão. Mamíferos Mamíferos marinhos também são fonte de muitas coisas. Mas talvez uma das mais interessantes do ponto de vista biotecnológico é o âmbar. Uma substância acinzentada encontrada no estômago e intestino de cachalotes e outros cetáceos, que costumam vomitar restos de alimentos não digeridos. E isso bóia nos mares tropicais e, às vezes, é levado pelo vento, acumulando na costa. Quando a baleia vomita vem junto essa gosma acinzentada que após alguma mágica biotecnológica artesanal, se transformava em um dos melhores fixadores de substâncias voláteis, muito usado na perfumaria do século passado e retrasado. Não sei até quando usaram ou se ainda usam âmbar para fazer perfume. Mas sei que hoje os fixadores industriais são sintetizados em laboratório. Enfim, como exemplifiquei no início da coluna, substâncias produzidas por uma medusa podem ter outras funções em um sistema biológico diferente e mais complexo como o de um mamífero. Bactérias do sedimento marinho, gorgônias do Caribe ou caracóis do Mediterrâneo não produzem substâncias químicas para tingir as túnicas de César, eliminar tumores de uma cobaia, da próstata de um descuidado e muito menos estimular o parto de uma vaca. Foi a Biotecnologia que começou com essa loteria bioquímica que, quando se acerta, o retorno do investimento é garantido. Exatamente como no garimpo. Esse é o sentido da procura por novos princípios ativos no mar. Vamos cuidar mais de nossa biodiversidade marinha. Nela pode estar oculta o remédio para a cura do ainda incurável. Tomara que nossos netos e bisnetos tenham a chance de descobri-los e usufruir de todos os seus benefícios em um admirável mundo novo, menos virulento, sem câncer, Aids ou herpes labial. O mar está cheio delas, incógnitas, escondidinhas entre o litoral e as fossas abissais dos oceanos tropicais, temperados e polares. 
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