ANGELA PINTO

VI CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOSSEGURANÇA E
VI SIMPÓSIO LATINO-AMERICANO DE PRODUTOS
BIOTECNOLÓGICOS
Avanços da biotecnologia em medicamentos: aspectos técnicos e
éticos
Biotechnology advance on GM drugs: technical and ethical aspects
Ângela Lopes Pinto
Especialista em Controle de Qualidade
Avanços da biotecnologia em medicamentos
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NOVO NORDISK
Empresa dinamarquesa atuante na produção de insulinas desde 1923
•26 de abril de 2007 - Inauguração da Unidade Industrial Novo Nordisk, em Montes
Claros
Avanços da biotecnologia em medicamentos
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Introdução ao tema
• Fundamento e conceito teóricos
– Engenharia genética como a área do
conhecimento que busca solução de
problemas tais como infertilidade, doenças,
produção de alimentos, disposição de
resíduos e melhoramento das espécies
– Inseminação Artificial, Clonagem, Fertilização
In Vitro, hibridização das espécies ou
genética molecular
Avanços da biotecnologia em medicamentos
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Introdução ao tema
• Aplicação
– Procedimentos de rDNA envolvendo bactéria e
fragmento de DNA doador traduzível em proteína tem
permitido ampliar a disponibilidade de medicamentos
importantes como Insulina (diabetes), Interferon (para
infecções virais e algumas formas de câncer) e
Hormônio do Crescimento.
– Estas substâncias anteriormente tinham sua
disponibilidade limitada (quantidade) em função das
fontes primárias.
– Técnica PCR (Kary Mullis – 1983) permitiu a
reprodução de pequenos segmentos de DNA
Avanços da biotecnologia em medicamentos
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Avanços da Biotecnologia e medicamentos
• Os geneticistas estimam que
2000 a 5000 genes são a
causa ou levam à uma
predisposição, de várias
doenças.
• Estimados 20 anos (pesquisa)
ANTES (O ACASO)
• Alexander Fleming &
Penicilina(1928)
AGORA (O FOCO)
• Tecnologia rDNA utilizada com
fragmentos de material genético e
assegurando o acesso a proteínas
enzimas e outras moléculas
biológicas
– Medicamentos serão mais
seguros, poderosos e
seletivos do que já foram
antes.
– Uso do “arquivo genético"
– Receptores de Serotonina
Prozac
para determinar com
antecedência quando
– Receptores de Histamnia Tagamet e Zantac
estaremos mais ou menos
aptos a responder à uma
– Proteínas e enzimas na superfície
da célula e citoplasma (não
determinada medicação.
direcionado ao gen)
– Tecnologias digitais utilizadas
• Estudos
na avaliação dos dados de
– Apoproteína E (Alzheimer)
pesquisa, e para determinar
como os pacientes deverão
– Enzima Farnesyl Transferase
(Câncer de colón)
ser tratados.
Avanços da biotecnologia em medicamentos
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Evolução do Insumo Cristais de
Insulina
• Insulina
– Insulina é o hormônio
responsável pela redução
da glicemia (taxa de
glicose no sangue), ao
promover o ingresso de
glicose nas células
– Consumo de
carbohidratos, síntese de
proteínas e
armazenamento de
lipídeos
– Pâncreas endócrino
(Langerhans)
– Diabetes mellitus (acúmulo
de glicose no sangueAvanços
e na
da biotecnologia em medicamentos
urina células famintas)
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Evolução do Insumo Cristais de
Insulina
• Estrutura
– Polipeptídeo de estrutura química
plenamente conhecida, e pode ser
sintetizada a partir de diversos animais.
Mais recentemente, surgiram os
medicamentos análogos de insulina,
que são moléculas de insulina
modificadas em laboratório.
– Possui 51 aminoácidos e é uma das
menores proteínas conhecidas. A
insulina bovina difere da humana em
três resíduos de aminoácidos enquanto
que a suína, em um resíduo.
– Formada por duas cadeias α e β ( 51
aminoácidos) unidas por duas pontes
dissulfeto (α7 e β7, α20 e β19). Uma
terceira ponte de dissulfeto na cadeia α
liga os resíduos α6 e α11.
Avanços da biotecnologia em medicamentos
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Insumo
s
Medicamentos
Avanços da biotecnologia em medicamentos
Química de
Proteínas
Insulina Suína Atamente
Purificada
Insulina rDNA (patente
FDA)
Análogo de ação rápida
(FDA)
Análogo de ação lenta
(FDA)
Insulina
Suína
Insulina Monocomponente
1946
1ª Insulina ação prolongada
(NPH)
Insulinas
Lentas
1ª Proteína
seqüenciada
Impurezas & Anticorpos
Biotecnolog
ia
2005
1999
1982
1974
1973
1967
1960
1955
1953
1940
1936
1930
1ª Mistura em seringa
1ºs Processos de
Purificação
1ª Insulina ação prolongada
(Protamina)
1926
1922
1º Paciente tratado
1ª Proteína
cristalizada
1921
Banting & Best
Evolução do Insumo & Preparações de
Insulina
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Avanços na Biotecnologia & Vacinas
• Vacinação antes da biotecnologia
– O processo consiste em injetar na pessoa, o m.o.
morto ou atenuado, com conseqüente produção de
anticorpos como resposta do sistema imunológico do
indivíduo. Esta prática sempre tem o risco da
introdução de patogênicos virulentos, vivos na vacina
ou mesmo um erro no processo de produção.
Pesquisas demonstraram que a superfície externa do
microorganismo é que serve como ANTÍGENO no
estímulo à formação do anticorpo.
• Vacinação após a biotecnologia
– Utilizando a técnica é possível transferir os gens da
capa protéica de patogênicos para um
microorganismo inofensivo e usá-lo como vacina
contra uma doença em particular.
Avanços da biotecnologia em medicamentos
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Avanços na Biotecnologia & Vacinas
• A tecnologia do rDNA representou um grande avanço
para esse método, pois permite inserir no DNA de um
microrganismo dado -- o vírus da varíola bovina -- o
gene que codifica a produção do componente
bioquímico causador da imunidade de outro
microrganismo. O vírus geneticamente alterado pode
então ser injetado em seres humanos e estimular a
produção de anticorpos contra ele mesmo e contra o
agente infeccioso cujo gene foi a ele incorporado. Essa
técnica permitirá que o vírus da varíola bovina,
acrescido de fragmentos genéticos dos principais
agentes infecciosos, atue como uma vacina viva contra
diversas doenças.
Avanços da biotecnologia em medicamentos
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Avanços na Biotecnologia & Vacinas
• Vacina Contra Hepatite B
– Historicamente a vacina contra hepatite B foi
desenvolvida a partir de plasma de doadores
contendo o vírus B, sendo que o mesmo era
inativado durante o processo de fabricação da
vacina.
– Atualmente, por meio da engenharia genética, é
possível fazer a identificação e a clonagem molecular
do genoma do vírus (HBsAg), tornando possível a
produção de uma nova vacina.
– Estudos comparativos entre a vacina derivada de
plasma e a vacina rDNA mostraram que a qualidade
dos anticorpos produzidos tanto do ponto de vista de
afinidade quanto de especificidade é semelhante.
Avanços da biotecnologia em medicamentos
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Avanços da biotecnologia em medicamentos
1904
1909
1936
Vacina Obrigatória
Vacina BCG
Febre amarela
O. Cruz
I.Pasteur
Bacterianas & Virais
Último caso de polio
1989
1980
Campanha Polimielite
BR
BR
1980
Mundo sem varíola
OMS
OMS
Salker & Sabin
Theiler & Smith
1971
1885
Vacina para Raiva
L.Pasteu
r
América sem
Varíola
1804
Vacina no Brasil
M.Barbacena
1949
1801
Vacinados
(EUA/EUR)
Polimielite
1799
Vacinado (1 ano)
Pedro I
1942
1798
Cowpox vaccination
E.
Jenner
Vacina Tríplice
S XII
Variolização
Egito
Bonaparte e
Jefferson
S XI
Pó de casca da
ferida
China
Evolução no preparo de vacina
Biotecnolog
ia
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Ação: produtos obtidos por tecnologia rDNA
Análogos
Construção
LISPRO
Ação Rápida
Apresenta inversão dos aminoácidos prolina e lisina nas posições B28 e B29.
Tem início de ação em 15 minutos, pico em 1 hora e duração de 3 a 5 horas.
É duas vezes mais rápida no início de ação, produz o dobro de pico de
concentração de insulina e tem metade da duração da insulina regular, sendo eficaz
em reduzir as elevações da glicemia pós-prandial.
ASPART
Ação Rápida
A molécula sofreu substituição da prolina da posição B28 por ácido aspártico, o que
gera meia-vida um pouco mais longa.
Apresenta baixa variabilidade farmacocinética e farmacodinâmica (mais previsível).
Permite o controle glicêmico por 24 horas, atua reduzindo a glicemia pós-prandial.
Reduz o risco de hipoglicemia noturna grave.
Glargina
Ação Lenta
Na cadeia A21, a asparagina é substituída pela glicina para aumentar a estabilidade
da molécula e duas moléculas de argininas são acrescentadas na posição B31 e
B32.
O início de ação é mais lento, com efeito mais prolongado, estável e picos pouco
pronunciados.
Uma molécula de ácido graxo foi adicionada a estrutura da molécula de insulina, de
forma a permitir ligação à albumina plasmática. Seu mecanismo de ação assegura
um perfil farmacocinético contínuo, sem os picos característicos de Insulinas
convencionais. A liberação é lenta e continuada por 24 horas. Apresenta baixo risco
de hipoglicemia diurna e noturna, e o pH da formulação reduz a dor durante a
aplicação.
Avanços da biotecnologia em medicamentos
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DETEMIR
Ação Lenta
Comparação: Insulinas Humana, Aspart e Determir
Insulina Humana
Nativa
Insulina Aspart
(Ação rápida)
Insulina Detemir
(Ação lenta)
A1
.
A21
B1
A1
B30
A21
AspB28 B30
B1
A1
B1
Avanços da biotecnologia em medicamentos
A21
B29
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Ação: produtos tradicionais e produtos rDNA
INS/PREP.
LisproÇÃO
DURA
INÍCIO
PICO
10-20 min
1-3 hs
2-4 hs
Aspart
10-20 min
1-3 hs
3-5 hs
Regular
30-60 min
2-4 hs
5-8 hs
NPH
1-2 hrs
5-7 hs
8-14 hs
Lenta
1-3 hrs
4-8 hs
8-14 hs
Ultralenta
2-4 hrs
8-10 hs
8-36 hs
Glargina
2-4 hrs
Sem pico
24 hs
Detemir
1-2 hrs
3- 4 hs
24 hs
Avanços da biotecnologia em medicamentos
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Ação: produtos tradicionais e produtos rDNA
NPH (Protaphane)
Bifásica (PenMix)
Regular (ActRapid)
Avanços da biotecnologia em medicamentos
Bifásica (NovoMix)
Regular (NovoRapid)
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A insulina aspart
• Análogo de insulina de ação rápida.
• Exibe características de ligação ao
receptor de insulina equivalentes à
insulina humana.
• Controle glicêmico mantido por 24
horas
• Redução da glicemia pós-prandial
(perfil superior à Insulina Humana)
• Redução do risco de hipoglicemia
noturna grave
• Redução da HbA1c, (estudos com
diabetes tipo 1 e 2)
• Aumento de flexibilidade para o
paciente
Avanços da biotecnologia em medicamentos
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Levemir ou Detemir
• Insulina análoga de longa duração
• Sem picos
• Molécula de ácido graxo na estrutura da molécula de
insulina
• Ligação à albumina plasmática
• Liberação lenta e continuada por 24 horas
• Pode ser usada em diabetes tipo 1 e 2
• Estudos em pacientes tipo 1 mostrou diminuição
significativa da glicemia de jejum, comparada à insulina
NPH
• Controle de HbA1c similar à NPH
• Risco reduzido de hipoglicemia diurna e noturna
• pH neutro; menos dor na aplicação
Avanços da biotecnologia em medicamentos
•
Estrutura não disponível na EP/USP
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Avanços da biotecnologia em
medicamentos
• ÉTICA & QUALIDADE
– Requerimentos & regulamentação relacionados a
Biotecnologia
•
•
•
•
•
FOCO: Cristais de Insulinas
EP Europeean Pharmacopoeia (monografias)
USP United States Pharmacopeia (monografias)
Requerimentos internacionais
Requerimentos locais (N/A)
– Requerimentos & regulamentação relacionados a
qualidade do medicamento
•
•
•
•
FOCO: Preparações de Insulina
EP Europeean Pharmacopoeia (monografias)
USP United States Pharmacopeia (monografias)
Requerimentos locais e internacionais (BPF, GMP, etc)
Avanços da biotecnologia em medicamentos
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Avanços da biotecnologia em medicamentos Qualidade
USP
Insulin monograph
(bovine or porcine)
EP
USP
EP
Insulin Human monograph
(enzymatic modification or rDNA
synthesis)
USP
Insulina
Insulin Lispro
(rDNA synthesis)
EP
USP
Insulin Aspart
EP
(rDNA synthesis)
USP
EP
<1048> Quality of Biotechnological
Products: Analysis of expression
construction in cells used for production
of rDNA derived protein products
USP
EP
<1049> Quality of
Biotechnological Products
Avanços da biotecnologia em medicamentos
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Avanços da biotecnologia em medicamentos - Técnico
Other sources listed in the Map
PRODUCTS OF rDNA TECNOLOGY
Definition
Production (Cloning and expression)
Validation of the production process
INSULIN CRYSTALS
Master cell bank
Working cell bank
Extraction and Purification
Removal of vector, host cell, etc
Characterisation of the substance
Monograph, specification
Production consistency
AA composition, purity, Host
cell derived protein, residual DNA
Hybridisation analysis
General Chapters USP 1048, 1049
INSULIN
Sequence independent techniques
INSULIN PREPARATIONS
Production (Monograph)
Protein free from the GM
organism and residue of genetic
material
Avanços da biotecnologia em medicamentos
§ 2°, do Art. 3° da Lei 11.105/05
21
Avanços da biotecnologia em
medicamentos
• Perguntas e
Respostas
Avanços da biotecnologia em medicamentos
22