Entrevista com Andrei Leitão

Postado em julho 5th, 2011 por admin

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Andrei Leitão é graduado em Farmácia e Bioquímica pela Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG (2000), tem mestrado (2002) e doutorado (2006) em Química também pela UFMG. Possui dois pós-doutorados: o primeiro, na University of New Mexico (Albuquerque-EUA), de 2007 a 2009; e outro, na Universität Duisburg-Essen (Essen-Alemanha), em 2010.

Desenvolve pesquisas nas áreas de Quimioinformática, Química Medicinal e Citometria de Fluxo aplicado aos estudos celulares, nas seguintes linhas de pesquisa: biologia química de sistemas e estudo de compostos antitumorais para o câncer de próstata.

Para entender um pouco dos sistemas complexos na área de Química Medicinal, confira a seguir a entrevista com Professor Dr. Andrei Leitão.

1 – Em linhas gerais, quais as principais características dos sistemas complexos encontrados em química medicinal?

Devido à sua interface, a química medicinal lida com a complexidade advinda de duas áreas: química e biológica. A complexidade química apresenta-se na grande diversidade de estruturas obtidas a partir de um número limitado de átomos usualmente presentes em fármacos, que nós denominamos de espaço químico. Já a compreensão da complexidade do sistema biológico é essencial à química medicinal, que cada vez mais se beneficia do avanço do conhecimento advindo dos estudos nessa área para melhor compreender este sistema, ou seja, o espaço biológico. Na química medicinal, temos então algo que denominamos espaço químico-biológico, onde a adequada navegação na interface envolvendo dois sistemas complexos é o tema central que requer informações provenientes de ambos.

2 – Em relação às abordagens tradicionais, em que aspectos o conhecimento dos sistemas complexos pode contribuir?

O conhecimento em sistemas complexos tem cada vez mais contribuído ao estudo de novas moléculas bioativas. Estamos atualmente em um ponto da pesquisa onde a interligação das informações advindas dos estudos do espaço químico-biológico se faz cada vez mais oportuna e necessária.

A estratégia tradicional em química medicinal envolveu (e em vários casos ainda envolve) o estudo baseado na dualidade “um composto-um alvo biológico”. No entanto, sabemos que um composto químico bioativo usualmente interage com diversos alvos macromoleculares e sua atividade farmacológica, tal qual sua farmacocinética e toxidez, são delimitadas a partir dessas interações intermoleculares. Além disso, é possível que haja a modificação da estrutura química da molécula a partir de uma reação química, como é o caso do metabolismo. Assim, a atividade biológica da molécula bioativa inicialmente planejada pode ser decorrente da sua estrutura química original ou então de seus metabólitos, tornando-a ainda mais complexa a partir do momento que se considera a farmacogenômica.

A questão central na qual a química medicinal se encontra atualmente é: como explorar as características desses dois sistemas complexos. Uma estratégia que emergiu recentemente foi a biologia química de sistemas (SCB) descrito em Oprea, T.I., Tropsha, A., Faulon, J.-L. & Rintoul, M.D. Systems chemical biology. Nat. Chem. Biol. 2007, 3, 447-450; e Oprea, T.I., May, E.E., Leitão, A. & Tropsha, A. Computational Systems Chemical Biology. Chemoinformatics and Computational Chemical Biology 2011, 672, 459-488. A concepção de um modelo de SCB surgiu a partir da necessidade de se fundir os conhecimentos químicos aos modelos de biologia de sistemas desenvolvidos. Na biologia de sistemas, a complexidade biológica é tratada de forma matemática, onde o metabolismo de enzimas e as vias de sinalização molecular e suas interconexões são estudadas em diferentes níveis organizacionais. O sistema biológico é então modelado matematicamente, mas isto é insuficiente para que possamos, por exemplo, compreender e traduzir este tipo de conhecimento para uma linguagem química, uma vez que esta área do conhecimento é perdida no processo de tratamento dos dados para a construção de um modelo simplificado. No entanto, esta informação é crucial para que possamos realmente definir as possíveis abordagens em química medicinal na modulação (ou perturbação, pensando no fármaco como um composto químico exógeno) o sistema biológico. Dessa forma, a biologia química de sistemas (SCB) está envolvida no processo de compreensão do sistema de uma forma mais holística do que os processos convencionais que tratam cada etapa do processo de forma compartimentada.

Além disso, deve-se pensar o sistema biológico sob o ponto de vista da patologia em estudo, onde o composto químico bioativo deverá ser planejado para modular a resposta biológica com a finalidade de minimizar as alterações observadas ou, se possível, retorná-la ao nível normal (ou fisiológico).

A grande questão que envolve a SCB é exatamente como introduzir o conhecimento químico aos modelos de biologia de sistemas que estão em voga. Desta forma, diversas estratégias estão sendo estudadas para promover uma interface onde será possível usufruir destes conhecimentos de forma integrada.

3 – Quão difundidos são os conceitos de sistemas complexos em química medicinal?

É necessário compreender os dois sistemas complexos mencionados anteriormente desde seu nível organizacional (isto é, como as partes estão interconectadas no sistema biológico) até propriamente a estrutura de cada uma das etapas envolvidas no processo como um todo para estabelecer uma estratégia apropriada em química medicinal. Fármacos foram desenvolvidos a partir do pouco conhecimento em sistemas complexos, como ocorreu com as diversas classes de compostos que atuam em receptores no sistema nervoso central e/ou periférico. Mais recentemente, o conhecimento em sistemas complexos está levando a novas gerações de antitumorais que atuam em quinases, que incorporam o conceito de polifarmacologia (quando a atividade farmacológica de interesse é dependente da modulação de dois ou mais alvos macromoleculares). Além disso, o próprio conhecimento das características estruturais dos alvos e interações químicas com os compostos de interesse levou à delimitação de um espaço químico. Assim, novas moléculas também podem ser estudadas buscando seletividade para um alvo, ou de forma mais complexa, para um conjunto de alvos.

4 – Qual a importância de iniciativas de divulgação científica na área de sistemas complexos?

A divulgação científica nesta área é essencial para que haja um salto quantitativo e qualitativo no conhecimento tão necessário para a química medicinal. Como os modelos de biologia química de sistema (ou terminologia correlata) ainda estão em uma fase inicial de estudo, tem-se a necessidade de divulgar as diversas estratégias abordadas pelos grupos de pesquisa para solucionar esta questão. Os modelos propostos poderão ser avaliados e modificados ou adaptados para explorar de forma mais adequada à complexidade desses sistemas. Neste contexto, a divulgação científica é o meio mais adequado para que essa discussão possa ser estabelecida. Alguns periódicos apresentam modelos em biologia de sistemas e intervenções químicas nesses modelos. No entanto, devido à sua recente concepção, ainda são poucos exemplos onde a biologia química de sistemas é descrita, como a toxidez de fármacos e moléculas bioativas de interesse farmacológico (Scheiber, J. et al. Gaining Insight into Off-Target Mediated Effects of Drug Candidates with a Comprehensive Systems Chemical Biology Analysis. J. Chem. Inf. Model. 2009, 49, 308-317).

5 – Como o senhor compararia a atuação de redes interdisciplinares no Brasil e no exterior?

A discussão da interdisciplinaridade no exterior se encontra historicamente mais arraigada no âmbito científico, devido à própria história da química medicinal moderna. As redes interdisciplinares foram se estabelecendo paulatinamente no país e hoje elas estão sendo cada vez mais ampliadas. Existem algumas diferenças com relação à dinâmica das colaborações, dentre outros aspectos organizacionais, que são naturalmente compreensíveis e estão em constante aperfeiçoamento no país, visando ao aumento da efetividade das ações dessas redes.

6 – Como a complexidade está ajudando nas suas pesquisas?

Conforme mencionado, a complexidade é um desafio constante para o(a) químico(a) medicinal, pois sua compreensão envolve inter e transdisciplinaridade essenciais à real compreensão da atividade (seja farmacológica, farmacocinética ou toxicológica) de uma nova molécula bioativa. Dessa forma, as redes inter e transdisciplinares apresentam-se como a melhor forma para tratar de forma adequada o crescente aumento do número de dados, sobretudo nesta era pós-genômica. Somente assim será possível armazenar, organizar e, principalmente, trabalhar de forma efetiva na transformação dos dados em informação e, consequentemente, em conhecimento para usufruto da química medicinal.

Grupo de Estudos em Química Medicinal de Produtos Naturais (NEQUIMED-PN).
http://www.iqsc.usp.br/pesquisa/nequimed/