Como se fosse cerveja! Fermentação de micróbios acelera produção de remédio

Entre as várias fragilidades do nosso sistema mundial de saúde expostas pela pandemia de covid-19, uma as mais preocupantes é a inércia em adaptar a produção e distribuição de remédios no caso de um aumento repentino na demanda.

Já em abril, por exemplo, hospitais começaram a sentir a falta dos medicamentos paralíticos usados para entubar pacientes com dificuldades respiratórias ou até mesmo as soluções usadas na diálise.

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Governos em todas as esferas iniciaram uma intensa disputa para tentar garantir os recursos necessários para suas respectivas regiões, mas esbarraram num sistema onde a produção de medicamentos é descentralizada ao redor do mundo, e muitas vezes depende de ingredientes ativos extraídos de plantas que demoram anos para serem cultivadas. Pode ser o impulso que faltava para uma verdadeira revolução na maneira de se produzir remédios.

Na última década, a biologia sintética vem desenvolvendo técnicas para a manipulação do genoma de micróbios com o fim de usá-los para produzir novas moléculas. Num futuro próximo, a produção de medicamentos pela fermentação de micróbios geneticamente modificados poderá ser tão "simples" quanto fermentar a boa e velha cerveja.

Entre o clima mais nacionalista de hoje em dia e o perigo de novas pandemias, vários países têm procurado reduzir sua dependência na produção de medicamentos por redes de fornecimento internacionais que são ineficientes, imprevisíveis, frágeis e caras.

Há quem sugira, talvez com um pouco de exagero, que devemos encarar a produção de medicamentos num nível de importância estratégica equivalente ao de armas.

Os Estados Unidos, por exemplo, importam materiais para 80% de suas drogas; 40% das drogas dependem do cultivo de plantas, a maioria em outros países. Essa cadeia de fornecimento é sujeita a incertezas como conflitos e desastres climáticos e não consegue responder a um aumento repentino na demanda. É necessário, portanto, produzir medicamentos mais rápido e domesticamente.

Novos medicamentos geralmente são encontrados na natureza, ou pelo menos derivados de produtos naturais.

A química das nossas células é muito semelhante à de outros seres vivos, e bilhões de anos de evolução produziram muito mais compostos bioativos na natureza do que é possível inventar com nossos modernos laboratórios (aliás, daí a importância da biodiversidade da Amazônia).

Em muitos casos conseguimos desenvolver processos industriais para a produção desses compostos, mas frequentemente não conseguimos reproduzir todas as reações químicas que levam à síntese do composto dentro de seu organismo nativo.

E como esses organismos fazem isso? Com enzimas. Basicamente, há uma enzima responsável por cada reação química na síntese de compostos bioativos.

A ideia do uso da biologia sintética para a produção de produtos naturais é descobrir todas as enzimas necessárias para a produção de uma molécula de nosso interesse e depois enxertar os genes correspondentes a essas enzimas em microrganismos que sejam fáceis de serem manipulados e cultivados.

Geralmente, para esse fim, se utiliza a bactéria Escherichia coli ou o fungo unicelular Saccharomyces cerevisiae, a famosa levedura da cerveja, já que dispomos de diversas técnicas para planejar e modificar o genoma dessas espécies.

Essa não é uma ideia nova. Já nos anos 80 a farmacêutica Lilly começou a usar a bactéria E. coli para produzir a insulina, que antes era extraída do pâncreas de porcos.

Mas na última década a engenharia genética deu um grande salto, passando a produzir moléculas cada vez mais complexas.

Por volta de 2005 já era possível usar quatro enzimas para produzir a artemisinina, usada contra malária, e hoje conseguimos projetar mecanismos com mais de 25 enzimas para produzir drogas contra o câncer.

Na Califórnia e em Massachusetts, polos de biotecnologia, já há várias startups competindo para desenvolver uma plataforma capaz de produzir qualquer molécula, entre elas a Ginkgo, a Amyris, a Culture Biosciences, a Antheia e a Synthetic Genomics.

Com essa tecnologia poderemos utilizar a fermentação de micróbios para produzir não só medicamentos, mas também biocombustíveis, alimentos, materiais, cosméticos etc.

Eu tive a chance de visitar a Ginkgo no seu início, por volta de 2012. À época eles investiam pesado na automação dos processos laboratoriais, transformando o processo meio que artesanal da engenharia genética em verdadeiras linhas de produção.

Hoje em dia eles combinam essa capacidade com a análise computacional de bibliotecas colossais de fragmentos de DNA obtidos de amostras naturais, para projetar a síntese de compostos a partir de todo um arsenal de enzimas encontradas na natureza.

O interesse é grande, e a tecnologia está amadurecendo. Agora com a epidemia de covid podem vir os incentivos governamentais para uma mudança drástica na rede de produção de medicamentos.

Para a síntese de produtos naturais pela fermentação de micróbios realmente deslanchar, os governos podem implantar incentivos fiscais para a produção de compostos que reduzam o uso de terras agrícolas ou de produtos químicos tóxicos.

Essa mudança também exigirá nova legislação regulando a aprovação de medicamentos derivados da fermentação. Assim, na próxima pandemia estaremos preparados para escalar rapidamente a produção das drogas que forem necessárias.