S AY NO TO SCHISTOSOM A:
PROJETO DO WO RLD COMMUNITY GRID – IBM COM A F ACUL DADE INFÓRIUM DE TECNOLOGI A E A F IOCRUZ-MG
Salomão Ribeiro Pires1 Rosangela Silqueira Hi ckson2
Resumo:
A Schistosomose é uma doença tropic al causada por u m verme paras ite que é transmitido pela água. A doença mata 200.000 pessoas a cada ano e existem mais de 207 milhões de pes soas infectadas.
As indústrias farmacêuticas não têm feito maiores inve stimentos na pesqu isa desta doença, que é a segunda maior causa de devastação sócio econômica. Entretanto, pes qu isadores da Faculdade Infórium de Tecnologia e da FIOCRUZ – Mina s – Bras il, estão usando a W orld Commnunity Grid para pesqu isar componentes químicos que podem vir a se torna r potenciais novas d ro gas para o tratamento doença.
Pala vra-cha ve: W CG: Genoma: Dock ing Molecu lar: Schistosoma Mans oni.
1 INTRODUÇ ÃO
Schistosomose é u ma doença trop ica l causada por um parasite, que mata aproximadamente 200.000 pessoas por ano e afeta mais de 207 milhões de pessoas em 74 países.
Atualmente, não existe uma vacina dispon ível para p reven ir a doença, apesar de várias pesquisas em andamento.
1
Graduando no Curso superior de Tecnologia em Sistemas para Internet da Faculdade Infórium de Tecnologia
2
Doutora em Bioinformática, Mestre em Ciência da Computação, Engenheira Mecânica, Coordenadora de Projeto da Faculdade Infórium de Tecnologia, Professora e Relatora do Comitê de Ética em Pesquisa do Centro Universitário Metodista Izabela Hendrix, Avaliadora Institucional e de curso do INEP/MEC.
A Schistosomose é a segunda maior causa de devastação socioeconômica, estando apenas atrás da malária.
A doença é causada por um parasite trematode (gene ro Schistosoma). A larva do parasita, (conhec idas como cercá rias), lib erad as pelos caracóis, penetra na pele das pessoas na água. Os caracóis também são infectados por uma outra fase larval do parasita, conhecida co mo mirac ídio, que se desenvol ve a partir ovos liberados pela urina ou fe zes de pessoas infectadas. Durante seu ciclo de vida, que pode ser de décadas, ele produz centenas de ovos po r dia. A lguns destes o vos são excretados pela urina ou pela s fezes. As pessoas são infectadas atra vés do contato com a água onde os caracóis infectados vivem.
Reações imunes aos o vos apresen tadas pelo tec ido são a causa da doença. A resposta imune causa inflamações temporárias que afetam os tecidos. Entretanto, a doença causa inflamações continuas, que causam danos ao organismos e causam problemas cada vez mais severos. A esquistos somose pode afetar vários órgãos como fígado , baço, intestino, podendo levar a morte. Uma espécie de Schistosoma p ode causar cânce r de bexiga.
A morte acontece, sobretudo, de vido ao câncer de bexiga associado com a esqu istossomose urinária e hemorragia s de veias vari cosas no esôfago associadas a esquistossomose intestinal. Crianças são especialmente vulneráveis à infecção, que e volui pa ra a forma crô nica da doença se não for tratada.
Antimônio, o xamniquine, mira zide e metrifonate são as drogas usadas no tratamento da schistosomose, mas ela não é muito efetiva, foi descontinuada ou só é usada em certas formas da doença. A administração oral de praziquantel é hoje, a melhor forma de tratamento do schisto soma. Entretanto, exi ste o ri sco de que o Schistosoma se torne
resistente ao praziquantel. Po r esta ra zão, existe a necess idade de desenvol vimento de novo s tratamentos urgentemente.
Para acelerar a pe squ isa de protenci ais d rogas cont ra a esquistosomose, o poder computacional do W orld Com munity G rid, será usado em milhões de potenciais compostos químicos, que pode vir a s er usados como drogas candida tas. No lugar de efetuar testes caros e consumir tempo em experimentos de laboratórios, as simulações com sof twares serão feitas, atra vés dos computadores membros do W orld Community Grid.
Um pro grama cha mado VINA from the The Scripps Re search Institute in La Jolla, California, sera usado par fazer um experimento quími co virtual, conhecido pelo nome de Docking Molecula r. Docking molecular é o proces so no qual, é poss íve l determinar a qual a qu alidade da ligação entre dois componentes qu ímicos. Um dos componentes qu ímicos é chamado Target, que, neste ca so, é uma proteína essencial a sobrevivência do parasito.
O outro componente, chamado ligante, é uma coleção de milhões de compostos de vários bancos de dados, que catalogam c ompostos e suas estruturas conhecidas. O docking experimenta o posic ionamento entre os 2 compostos, em todas as orienta ções poss íveis computando a energia de ligação para cada um, que diz se elas estão ou n ão adequadas na configuração.
Se um composto se liga à proteína-a lvo, pode ser útil para desabilita r a função dessa proteína e, portanto, o progre sso da doença. Os in vestigadores ide ntificam as prote ínas de Schistosoma serem usadas para o projeto e determinar a estrutura atômica das proteínas que eles possam ser usados como alvos para os experimentos d e docking molecula r.
Os cálculos VINA serão usados para identificar os compostos qu ímicos mais prom issores que podem inibir e ssas proteín as. Os cálculos envol vidos são muito intensos e poderiam levar mais de 30 anos para ser concluídos com computadores normalmente disponíveis aos pesqu isadores. W orld Community G rid será capa z de reduzir o tempo necessário para testar os mi lhões de compostos contra essas prote ínas para cerca de 1 ano. As informações sobre os c ompostos que se mostrarem como melhores candidatos serão publicada s pelos cientistas, e esta informação será co locada em do mínio público pa ra outros cientis tas a desenvolver co m a sua pesquisa. A equipe de investigação planeja realiza r trabalhos de laboratório adiciona is usando os melhores candidatos identificados pelos cálculos VINA, o que poderiam levar ao desenvol vimento de melhores drogas para combater a esquistossomose.
2 IMP ACTO ESPERADO N ACION AL E INTERN ACION AL
Com o uso desta técnica, doença s conside radas negli genciadas em países em Desenvolvimento, c omo o Brasil, poderão se r estudadas, mesmo que seja apenas em seus estágios inicia is de planejamento. A AIDS e a tuberculose constituem bons exemplos da importância que o país tem em estudar suas etiologias.
Os prin cipais estágios que de vem se r segu idos no descobrimento de novas sub stân cias químicas iniciam-se com a obtenção da estrutura tridimensional do alvo. Independente de ser esse alvo (ou a lvos) novo ou não, modelos comparativos de proteínas relacionadas (pe rtencentes à mesma família) são essenciai s para a identificação das classes de moléculas candidatas. Após a sua identificação, uma coleção vi rtual d e compostos, em ge ral de domínio públ ico, poderá ser avaliada frente a esses alvo s e/ou modelos. As melhores moléculas candidatas serão, então,
selec ionadas e testadas contra o alvo especificado inicialmente, racionalizando as carac terísti cas estrutu rais mín imas que descre vem a afinid ade.
As moléculas candidatas pode rão ser estruturalmente relacionadas ou não, dependendo da seleção prévia com base no al vo e nos modelos. Se forem distintas, para cada uma delas uma coleção de compostos será plane jada com base definida em termos da na tureza da interação com o al vo. A coleção poderá se r testada virtualmente contra o alvo ou, dependendo da capacidade de ensaio e e xperimentalmente co ntra o alvo. Desse ensaio, evolverão, muito provave lmente, vári as moléculas candidatas. A transformação dessas moléculas candidatas em substâncias matrizes far-se -á, essencialmente, p or compostos simil ares mais potentes. Os estudos de otimização por QSAR e d e ADMET (absorção, distribuição, metabolismo, exc reção e toxidez) serão então realizados e validados. Somente as estruturas das moléculas otimizadas prosse guirão para os estudos i n vi vo e então selecionadas para os ensaios pré-clínicos e c línicos.
Revisão Bibliográfica
W HO/TDR – site oficia l – http://www.who.int/tdr/
Swis sProt: http://ca.expas y.org/sprot/
PDB: http://www.rc sb.org/pdb/
Drugbank: http://redpoll.pharmacy.ualberta.ca/drugbank/
TTD: http://bidd.nus.edu.s g/group/cjttd/ttd.asp
GO: http://www.geneontology.org/
Interpro: http://www.ebi.a c.uk/interpro/
