Triagem in vitro e in silico para determinação de potencial anti-inflamatório e bioensaios toxicológicos de compostos químicos de interesse farmacêutico

Resumo: A inflamação é uma resposta complexa do organismo a diferentes estímulos, podendo surgir devido a diversas causas e desempenha um papel crucial no desenvolvimento do câncer, especialmente por meio do estabelecimento de um microambiente tumoral favorável. O câncer, por sua vez, é uma doença crônica com alta incidência em todo o mundo. Em 2020, o Instituto Nacional do Câncer (INCA) estimou quase 180.000 casos de câncer de pele no Brasil, sendo cerca de 9.000 destes do tipo melanoma, que é a forma mais grave de câncer de pele. Para o triênio (de 2023 a 2025), o INCA estima mais de 700.000 novos casos de câncer no Brasil, com um aumento projetado nos casos de tumores de pele no Espírito Santo, possivelmente relacionado à alta incidência solar no estado.
A exposição excessiva à luz solar pode causar eritema cutâneo, que é a resposta inflamatória mais visível e bem conhecida causada pela exposição à radiação ultravioleta (UV). A radiação UV desencadeia efeitos prejudiciais na pele humana, incluindo alterações em proteínas e indução de inflamação, ambos associados à promoção da carcinogênese. Por isso, a comunidade científica tem investigado os potenciais efeitos redutores ou inibitórios dos processos biológicos relacionados à inflamação, especialmente no que diz respeito à relação aos protetores solares. Por isto, a recomendação para o uso dos filtros solares ultrapassa a sua finalidade primária que é proteção da pele contra os danos causados pelos raios UV, mas também pelo seu potencial efeito anti-inflamatório.
Recentemente, a Profa. Dra. Fabiana Vieira Lima Solino Pessoa (CEUNES/UFES), da Universidade de São Paulo (USP), realizou uma pesquisa com onze filtros solares de diferentes espectros (UVA e UVB) utilizando a metodologia in vivo. Alguns dos filtros estudados foram objeto de projetos de iniciação científica no edital de 2023/2024 do Programa de Iniciação Científica da UFES, coordenados pelas professoras Profa. Dra. Paola Rocha Gonçalves e Profa. Dra. Flávia Dayrell França, para análise em diferentes ensaios in vitro, visando determinar seu potencial anti-inflamatório e confirmar multifuncionalidade das moléculas.
Ensaios pré-clínicos desempenham um papel crucial na avaliação da segurança e eficácia de novos fármacos e compostos bioativos, geralmente envolvendo modelos animais. Esses estudos são essenciais para a identificação de moléculas promissoras e para a seleção de doses seguras e eficazes para testes clínicos em humanos. Com o controle cada vez mais rigoroso ao uso de animais de laboratório, em etapas preliminares e de triagem são encontrados os ensaios in vitro que tem destaque como ferramentas valiosas para a avaliação de efeitos biológicos de substâncias em um ambiente controlado fora de organismos vivos.
Os ensaios in vitro oferecem vantagens significativas em termos de custo, tempo de execução, ética e relevância das informações obtidas sobre os mecanismos de ação e a toxicidade. Além disso, sistemas biológicos vivos constituem uma alternativa ao uso de animais para a realização de ensaios pré-clínicos, especialmente do ponto de vista toxicológico. Outra abordagem promissora é a análise do potencial efeito e toxicidade por meio de estudos envolvendo técnicas computacionais (in silico), que reduzem o uso de seres vivos, apresentam menor influência da subjetividade do pesquisador e têm maior rapidez e replicabilidade dos modelos.
O presente projeto será realizado no CEUNES/UFES, localizado em São Mateus/ES, a 215 km da capital Vitória, em uma região com população estimada de 123.752 habitantes. O CEUNES/UFES foi criado em 2005 dentro do Plano de Expansão e Consolidação da Interiorização Universitária do Governo Federal e mantém o compromisso com a inserção regional em um território com baixo desenvolvimento humano e escolaridade, alta desigualdade e vulnerabilidade social, atendendo a uma população de cerca de 3,5 milhões de habitantes distribuída no Norte do ES, Sul da Bahia e Leste de Minas Gerais. O centro universitário oferece 16 cursos de Graduação e 4 cursos de Pós-Graduação stricto senso, impactando de forma significativa na macrorregião capixaba. Com isto, justificamos a importância de mais incentivo e investimentos no âmbito da educação e da ciência na UFES, em São Mateus, dada a sua importância para a formação e melhoria na qualificação de centenas de jovens profissionais.
Considerando a problemática relacionada à crescente incidência de câncer de pele e a promissora multifuncionalidade de compostos com ação fotoprotetora, o presente projeto se destina a avaliar o efeito anti-inflamatório in vitro de 11 fotoprotetores e 4 flavonóides previamente testados por método in vivo, seguido pelas avaliações toxicológicas daqueles que apresentarem melhores respostas. Assim, por meio da realização do projeto, pretendemos estabelecer uma plataforma de avaliação da atividade anti-inflamatória e toxicidade de compostos de interesse farmacêutico, aplicando três metodologias in vitro: inibição da desnaturação proteica, inibição de proteinase e estabilização de membranas de eritrócitos. Além dos ensaios in vitro, incluiremos experimentos in silico para uma melhor compreensão dos mecanismos moleculares envolvidos na resposta anti-inflamatória dos compostos estudados. Também realizaremos a avaliação da toxicidade dos compostos utilizando três sistemas biológicos vivos: Artemia salina, Danio rerio (Zebrafish) e Allium cepa.
Este projeto se destaca por reunir 6 docentes-pesquisadores, sendo 5 mulheres, para estabelecer uma linha de pesquisa que possibilitará o estabelecimento de uma plataforma de triagem destinada ao atendimento a diferentes pesquisas com moléculas no CEUNES/UFES, potencialmente interessantes do ponto de vista biológico e farmacológico. Com a infraestrutura que será adquirida pelos recursos oriundos do projeto, poderemos aprimorar protocolos, ampliar a possibilidade de inclusão de novas metodologias e realizar novos projetos dentro da Universidade. A nova linha de pesquisa contribuirá significativamente para a formação de estudantes de Graduação e Pós-Graduação, melhorando sua qualificação para a inserção profissional.
A presente proposta de trabalho é inovadora pela sua essência, especialmente pelo seu potencial de inserção científica na região Norte do ES, com os estudos relacionados às interações químico-biológicas, reunindo estratégias metodológicas in vitro, aplicando tecnologia pela modelagem computacional envolvidas nos experimentos in silico e utilizando bioensaios com organismos-modelo vivos: Artemia salina, Danio rerio e Allium cepa. De uma forma bastante relevante o grupo formado e a linha de pesquisa contribuirão com a melhoria na formação de estudantes de Graduação e Pós-Graduação dentro da Universidade, melhorando a sua qualificação para a sua inserção profissional.
O edital da FAPES, direcionado às Mulheres na Ciência, desempenha um papel crucial ao estimular a participação das mulheres no âmbito científico, possibilitando sua inserção em posição de liderança e oferecendo recursos financeiros para apoiar suas pesquisas, especialmente em lugares distantes das regiões metropolitanas e em áreas com grande vulnerabilidade social, como é o Norte do Espírito Santo. Editais desta natureza podem ser um impulso essencial para mulheres cientistas que enfrentam dificuldades adicionais no seu dia a dia, de acesso a recursos e oportunidades.
Por fim, o projeto de pesquisa submetido à análise é inovador por propor o fortalecimento de um grupo de pesquisadores para o estabelecimento de uma plataforma de análise de efeito anti-inflamatório in vitro, com aplicação de ferramentas computacionais (in silico) para levar ao esclarecimento de mecanismo de interação químico-biológica entre os compostos que apresentaram menor toxicidade com enzimas-chave da resposta inflamatória, otimizando e tornando mais precisa a identificação da moléculas mais promissores e seguras. Após o estabelecimento, a plataforma servirá de referência para auxiliar na realização de projetos de outros professores e profissionais, para avaliação de moléculas de interesse.

Data de início: 01/09/2024
Prazo (meses): 24

Participantes:

Papel	Nome
Coordenador	PAOLA ROCHA GONCALVES
Pesquisador	JULIANA CASTRO MONTEIRO PIROVANI
Pesquisador	ROGÉRIO OLIVEIRA FALEIROS