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Cientistas descobrem um caminho para atacar COVID-19 com o auxílio de imagens em nuvem

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Descoberta pode abrir caminho para novos medicamentos capazes de deter a força e a disseminação do patógeno.

Por Aaron Ricadela*

Na corrida para desenvolver medicamentos para combater o novo coronavírus, cientistas da Universidade de Bristol, na Inglaterra, relataram que descobriram que a terrível proteína spike do vírus se liga a um ácido do corpo que regula a inflamação e a resposta imunológica.

A descoberta pode abrir caminho para novos medicamentos capazes de deter a força e a disseminação do patógeno.

Em um artigo publicado na revista Science em 21 de setembro, pesquisadores da Universidade de Bristol, do Centro Max Planck Bristol, do Centro de Biologia Sintética de Bristol, da empresa de biotecnologia Imophoron e do Instituto Max Planck em Heidelberg, na Alemanha, afirmaram que sua descoberta pode permitir que os médicos um dia ministrem medicamentos a pacientes com COVID-19 que interajam com a proteína spike no local onde ela captura o ácido linoleico, um dos ácidos graxos essenciais do corpo que é absorvido através dos alimentos.

-Leia mais: Oracle e clientes continuam lutando contra efeitos da pandemia de COVID-19

Os compostos ainda a serem desenvolvidos poderiam ter uma abordagem semelhante à dos medicamentos antivirais dados a pessoas com imunidade comprometida para combater o rinovírus do resfriado comum. Eles poderiam tornar o coronavírus incapaz de causar  infecção.

“Com base em nossos dados, acreditamos que podemos fazer o mesmo com o SARS-CoV-2 — desenvolver pequenas moléculas que se liguem como loucas a essa área, obstruam a proteína spike e a distorçam para que ela perca o poder de infecção”, diz Imre Berger, professor de bioquímica na Universidade de Bristol e um dos autores principais do artigo. “A spike tem uma área específica que se liga ao ácido linoleico, que é onde as coisas saem do controle em uma infecção por COVID-19. Para repor o ácido, é preciso comer, e não se pode fazer isso usando um ventilador.”

A COVID-19 esgota o ácido linoleico dos pacientes, uma substância que é essencial para combater inflamações, inclusive do coração, agravando assim a doença, diz Berger. “O vírus desarma as defesas do corpo", diz ele.

Acelerando as descobertas
A descoberta, possibilitada em parte por poderosas técnicas de imagem processadas através da computação em nuvem de alto desempenho da Oracle, mostra como o acesso online a servidores poderosos pode acelerar descobertas que ampliam a compreensão dos cientistas sobre essa doença mortal e potencialmente combater seus efeitos. Berger e seus colegas receberam créditos de computação do Oracle for Research, um programa que permite que pesquisadores de todo o mundo acelerem as descobertas por meio do acesso à capacidade de servidores em nuvem.

“A computação em nuvem nos permite trabalhar no ritmo necessário para alcançar resultados tangíveis nesta crise”, afirma Berger.

O desenvolvimento de medicamentos antivirais mais eficazes no tratamento da COVID-19, doença causada pelo vírus SARS-CoV-2, é especialmente importante na ausência de uma vacina. Ao contrário de outros coronavírus que infectam seres humanos, a COVID-19 pode causar graves problemas respiratórios, falência de órgãos e morte, e é facilmente transmissível pelo contato e pelo ar.

Mesmo que existam vacinas que aliviem a gravidade das infecções por coronavírus, provavelmente serão necessários medicamentos antivirais para interromper a transmissão e proteger as pessoas com sistemas imunológicos fracos que não podem tomar a vacina.  
“Há sempre uma fração da população que não pode ser vacinada", diz Mark Challberg, chefe do departamento de virologia da divisão de microbiologia e doenças contagiosas do Instituto Nacional de Alergia e Doenças Contagiosas dos EUA. “Ainda haverá casos de COVID.”

A proteína spike do SARS-CoV-2 captura o ácido linoleico, uma molécula essencial no corpo que regula a inflamação e a resposta imunológica. (Imagem: CORTESIA DA UNIVERSIDADE DE BRISTOL)

Os pesquisadores de Bristol mostraram que o ácido linoleico se liga à proteína spike do coronavírus e bloqueia a spike em um estado que impediria a ligação com os receptores de células humanas chamados ACE2. “Em algum nível, isso significa que o ácido linoleico é, na verdade, um antiviral", diz Challberg. “Não está claro o quanto ele funciona.”

Challberg, que leu uma versão anterior do artigo no servidor de pré-impressões Bioarxiv que não tinha sido analisado por outros cientistas, diz não ter “nenhuma razão para duvidar do trabalho estrutural. Mas tenho muito interesse em saber qual é o efeito biológico dessa interação entre o ácido linoleico e a proteína spike e como isso se relaciona à patogênese em seres humanos.”

Resolução atômica
A equipe de Bristol e Max Planck também divulgou na Science que a combinação do ácido linoleico com o medicamento experimental remdesivir poderia deter as infecções e reduzir a dosagem necessária do medicamento.

A fabricante Gilead Sciences mostrou evidências de que o medicamento pode reduzir o tempo de recuperação de pacientes hospitalizados com COVID-19. No entanto, as dosagens atuais podem ser altas o suficiente para produzir efeitos colaterais, incluindo reações alérgicas graves e danos ao fígado, e sua eficácia contra o vírus não é clara.

Em seu experimento, os pesquisadores europeus adicionaram ácido linoleico a células humanas infectadas com Sars-CoV-2 em laboratório. À medida que o vírus captava o ácido graxo, as proteínas spike se fechavam, infectando menos células e exigindo menos remdesivir para interromper completamente a replicação do vírus.

O ácido linoleico pode inibir a entrada do vírus nas células, e o remdesivir retarda a replicação do vírus quando ele está dentro das células, de acordo com Challberg. “Não é fora de propósito que ele possa agir de forma aditiva ou sinérgica", diz ele.

Para criar imagens 3D com resolução atômica da spike e discernir sua estrutura com mais precisão, os cientistas de Bristol primeiro congelaram  criogenicamente amostras fabricadas em laboratório digitalizadas por um microscópio eletrônico, uma técnica chamada microscopia crioeletrônica (crio-ME). 

Imagens de computador executadas na Oracle Cloud revelaram que o vírus capturava uma molécula que suspeitavam ser o ácido linoleico, diz Berger. Uma análise por espectrômetro de massas no Instituto Max Planck em Heidelberg, que determina o peso molecular, confirmou a descoberta.

Berger e seus colegas também usaram imagens de crio-ME e computação em nuvem em um trabalho publicado no ano passado para desenvolver um sistema de fornecimento de vacinas estável e transportável contra o vírus tropical chikungunya. Posteriormente, a Imophoron, empresa de Berger, produziu candidatas à vacina contra COVID-19 com base na plataforma chamada ADDomer.
O grupo de Bristol não é o único que está usando a microscopia eletrônica e as imagens computadorizadas da proteína spike.

Pesquisadores do Instituto Max Planck em Frankfurt realizaram simulações em supercomputadores da estrutura atômica da proteína para desvendar como ela se protege do sistema imunológico do corpo, na expectativa de encontrar medicamentos que inibam sua função.

Cientistas da Universidade do Texas, em Austin, EUA, usaram a técnica de crio-ME para modelar a proteína spike do coronavírus para dar continuidade à pesquisa de vacinas e medicamentos antivirais.

Os medicamentos antivirais têm mostrado resultados promissores na luta contra a COVID-19. Em um estudo, o esteroide dexametasona demonstrou reduzir as mortes de pacientes em ventiladores. Um estudo de Hong Kong mostrou que pacientes com casos leves a moderados de COVID-19 apresentaram melhora mais rápida usando um coquetel de três drogas. A organização farmacêutica Eli Lilly também anunciou este mês que um medicamento experimental reduziu a taxa de hospitalizações de pacientes recém-diagnosticados.

*Aaron Ricadela é diretor de comunicações estratégicas da Oracle

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