SAY NO TO SCHISTOSOMA: PROJETO DO WORLD COMMUNITY GRID IBM COM A FACULDADE INFÓRIUM DE TECNOLOGIA E A FIOCRUZ-MG

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1 SAY NO TO SCHISTOSOMA: PROJETO DO WORLD COMMUNITY GRID IBM COM A FACULDADE INFÓRIUM DE TECNOLOGIA E A FIOCRUZ-MG Salomão Ribeiro Pires 1 Rosangela Silqueira Hickson 2 Resumo: A Schistosomose é uma doença tropical causada por um verme parasite que é transmitido pela água. A doença mata pessoas a cada ano e existem mais de 207 milhões de pessoas infectadas. As indústrias farmacêuticas não têm feito maiores investimentos na pesquisa desta doença, que é a segunda maior causa de devastação sócio econômica. Entretanto, pesquisadores da Faculdade Infórium de Tecnologia e da FIOCRUZ Minas Brasil, estão usando a World Commnunity Grid para pesquisar componentes químicos que podem vir a se tornar potenciais novas drogas para o tratamento doença. Palavra-chave: WCG: Genoma: Docking Molecular: Schistosoma Mansoni. 1 INTRODUÇÃO Schistosomose é uma doença tropical causada por um parasite, que mata aproximadamente pessoas por ano e afeta mais de 207 milhões de pessoas em 74 países. Atualmente, não existe uma vacina disponível para prevenir 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. 1

2 A Schistosomose é a segunda maior causa de devastação socioeconômica, estando apenas atrás da malária. A doença é causada por um parasite trematode (genero Schistosoma). A larva do parasita, (conhecidas como cercárias), liberadas pelos caracóis, penetra na pele das pessoas na água. Os caracóis também são infectados por uma outra fase larval do parasita, conhecida como miracídio, que se desenvolve a partir ovos liberados pela urina ou fezes de pessoas infectadas. Durante seu ciclo de vida, que pode ser de décadas, ele produz centenas de ovos por dia. Alguns destes ovos são excretados pela urina ou pelas fezes. As pessoas são infectadas através do contato com a água onde os caracóis infectados vivem. Reações imunes aos ovos apresentadas pelo tecido 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 esquistossomose pode afetar vários órgãos como fígado, baço, intestino, podendo levar a morte. Uma espécie de Schistosoma pode causar câncer de bexiga. A morte acontece, sobretudo, devido ao câncer de bexiga associado com a esquistossomose urinária e hemorragias de veias varicosas no esôfago associadas a esquistossomose intestinal. Crianças são especialmente vulneráveis à infecção, que evolui para a forma crônica da doença se não for tratada. Antimônio, oxamniquine, mirazide 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 schistosoma. Entretanto, existe o risco de que o Schistosoma se torne 2

3 resistente ao praziquantel. Por esta razão, existe a necessidade de desenvolvimento de novos tratamentos urgentemente. Para acelerar a pesquisa de protenciais drogas contra a esquistosomose, o poder computacional do World Community Grid, será usado em milhões de potenciais compostos químicos, que pode vir a ser usados como drogas candidatas. No lugar de efetuar testes caros e consumir tempo em experimentos de laboratórios, as simulações com softwares serão feitas, através dos computadores membros do World Community Grid. Um programa chamado VINA from the The Scripps Research Institute in La Jolla, California, sera usado par fazer um experimento químico virtual, conhecido pelo nome de Docking Molecular. Docking molecular é o processo no qual, é possível determinar a qual a qualidade da ligação entre dois componentes químicos. Um dos componentes químicos é chamado Target, que, neste caso, 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 compostos e suas estruturas conhecidas. O docking experimenta o posicionamento entre os 2 compostos, em todas as orientações possíveis computando a energia de ligação para cada um, que diz se elas estão ou não adequadas na configuração. Se um composto se liga à proteína-alvo, pode ser útil para desabilitar a função dessa proteína e, portanto, o progresso da doença. Os investigadores identificam as proteínas de Schistosoma serem usadas para o projeto e determinar a estrutura atômica das proteínas que eles possam ser usados como alvos para os experimentos de docking molecular. 3

4 Os cálculos VINA serão usados para identificar os compostos químicos mais promissores que podem inibir essas proteínas. Os cálculos envolvidos são muito intensos e poderiam levar mais de 30 anos para ser concluídos com computadores normalmente disponíveis aos pesquisadores. World Community Grid será capaz de reduzir o tempo necessário para testar os milhões de compostos contra essas proteínas para cerca de 1 ano. As informações sobre os compostos que se mostrarem como melhores candidatos serão publicadas pelos cientistas, e esta informação será colocada em domínio público para outros cientistas a desenvolver com a sua pesquisa. A equipe de investigação planeja realizar trabalhos de laboratório adicionais usando os melhores candidatos identificados pelos cálculos VINA, o que poderiam levar ao desenvolvimento de melhores drogas para combater a esquistossomose. 2 IMPACTO ESPERADO NACIONAL E INTERNACIONAL Com o uso desta técnica, doenças consideradas negligenciadas em países em Desenvolvimento, como o Brasil, poderão ser estudadas, mesmo que seja apenas em seus estágios iniciais de planejamento. A AIDS e a tuberculose constituem bons exemplos da importância que o país tem em estudar suas etiologias. Os principais estágios que devem ser seguidos no descobrimento de novas substâncias químicas iniciam-se com a obtenção da estrutura tridimensional do alvo. Independente de ser esse alvo (ou alvos) novo ou não, modelos comparativos de proteínas relacionadas (pertencentes à mesma família) são essenciais para a identificação das classes de moléculas candidatas. Após a sua identificação, uma coleção virtual de compostos, em geral de domínio público, poderá ser avaliada frente a esses alvos e/ou modelos. As melhores moléculas candidatas serão, então, 4

5 selecionadas e testadas contra o alvo especificado inicialmente, racionalizando as características estruturais mínimas que descrevem a afinidade. As moléculas candidatas poderão ser estruturalmente relacionadas ou não, dependendo da seleção prévia com base no alvo e nos modelos. Se forem distintas, para cada uma delas uma coleção de compostos será planejada com base definida em termos da natureza da interação com o alvo. A coleção poderá ser testada virtualmente contra o alvo ou, dependendo da capacidade de ensaio e experimentalmente contra o alvo. Desse ensaio, evolverão, muito provavelmente, várias moléculas candidatas. A transformação dessas moléculas candidatas em substâncias matrizes far-se-á, essencialmente, por compostos similares mais potentes. Os estudos de otimização por QSAR e de ADMET (absorção, distribuição, metabolismo, excreção e toxidez) serão então realizados e validados. Somente as estruturas das moléculas otimizadas prosseguirão para os estudos in vivo e então selecionadas para os ensaios pré-clínicos e clínicos. Revisão Bibliográfica WHO/TDR site oficial SwissProt: PDB: Drugbank: KEGG: 5

6 TTD: GO: Interpro: Autodock VINA: 6