O desenvolvimento de novas moléculas para utilização nas indústrias farmacêutica, cosmética, química e agroquímica dependem de intensas avaliações toxicológicas e ecotoxicológicas, que abordam os efeitos nocivos dessas novas moléculas nos organismos e nas comunidades naturais que compõem os ecossistemas, respectivamente. Na maioria das vezes, esses testes são realizados em animais, porém, esse tema é cada vez mais controverso entre países, incluindo Brasil, que buscam reduzir a experimentação animal.
Leia nosso texto e conheça outros métodos alternativos para reduzir a experimentação animal.
A geração de novas moléculas para aplicação comercial deve passar por duas grandes fases, descoberta e desenvolvimento, que por sua vez são compostas de diversas etapas. A fase de descoberta consiste nas etapas de identificação, otimização (in silico) e síntese das moléculas, seguida pela avaliação das propriedades toxicológicas, ecotoxicológicas e de interesse comercial (ex.: atividade biológica), realizada com análises in vitro e in vivo, ou seja, ensaios de bancada e experimentação animal, respectivamente.
Ensaios in vivo são uma etapa fundamental no desenvolvimento de novas moléculas, pois é através da experimentação animal que se determina muitas vezes a toxicologia, absorção, distribuição, metabolismo e excreção destes compostos – principalmente os de ação sistêmica. Além disso, ao se tratar de novos fármacos, é preciso determinar os parâmetros de dose letal média (DL50) e concentração inibitória média (IC50) através dos ensaios in vivo.
Questões éticas da experimentação animal
Todos os projetos que utilizam experimentação animal passam por rigorosas avaliações dos Comitês de Ética na Utilização de Animais (CEUA) das suas respectivas instituições, os quais são regidos pela legislação do Conselho Nacional de Controle da Experimentação Animal (CONCEA). Ainda assim, esse tipo de ensaio é considerado muito controverso, devido questões éticas envolvidas, sendo um grande palco de discussões para pesquisadores e população. Isso porque ainda há muitos casos de laboratórios não respeitam o bem-estar animal, além de estarem infligindo sofrimento aos animais utilizados. Um caso bem recente foi relatado na Alemanha em 2019, entretanto, os culpados já estão sendo punidos.
Apesar de se seguir o princípio dos 3Rs no uso de animais (redução, substituição e refinamento), os países em geral têm se tornado cada vez mais rigorosos com a aprovação de projetos que utilizam animais. Nesse sentido, o desenvolvimento de novas tecnologias, principalmente computacionais e de cultura de células, são altamente promissoras como métodos alternativos (nesse texto do nosso blog você encontra mais informações sobre esse tema).
A bioinformática pode ter a solução!
A bioinformática é uma área interdisciplinar que está presente na formação de um biotecnologista. Como já abordado em um texto anterior, essa área permite a simulação de experimentos em escala computacional, denominado de análises in silico. Entre essas simulações se encontra o desenho racional de novas moléculas, principalmente fármacos, e também a utilização de ferramentas baseadas em inteligência artificial para diagnósticos.
A inteligência artificial (IA) é um ramo de estudo que visa simular os processos de aprendizado e tomada de decisões em uma máquina. Nesses modelos, as informações são processadas para gerar o aprendizado em um agente inteligente. Para a criação desses agentes, utilizam-se diversas técnicas, como redes neurais, machine learning e deep learning. Utilizar ferramentas de bioinformática baseadas em inteligência artificial é uma abordagem muito promissora para a redução de gastos e tempo com a etapa de descoberta de novas moléculas, que pode ser aplicada na parte que diz respeito à experimentação animal.
Nos últimos anos, diversos grupos de pesquisas vêm utilizando essas ferramentas a fim de reduzir o número de animais utilizados, como é o exemplo do RASAR, um algoritmo que determina a toxicidade de determinada molécula através de mineração de dados e aprendizagem de máquina, um ramo da IA, com dados de moléculas similares já depositadas nos bancos de dados. Outros projetos no exterior também vêm sendo desenvolvidos com esses mesmos objetivos. Já no que tange o Brasil, a startup Altox, do diretor Carlos Eduardo Matos, é um exemplo de iniciativa que vem apostando nessa nova área.
Altox – um exemplo de inovação brasileira em bioinformática
A Altox é uma startup brasileira que foi fundada em 2016 com financiamento da FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo). O objetivo e missão da empresa é fornecer soluções para a avaliação de segurança de ingredientes e produtos utilizando modelos computacionais que possibilitam às instituições melhor alinhamento com o bem-estar animal devido à redução dos estudos in vivo.
No final de 2018, a Altox desenvolveu a plataforma iS-Tox (In Silico Toxicology Platform), que é baseada em inteligência artificial, para a realização de diversos testes computacionais que visam substituir os estudos toxicológicos in vitro e in vivo. Entretanto, ao se tratar de desenvolvimento de fármacos, não existe a substituição, mas sim a redução de etapas de estudos in vivo. Uma outra vantagem desses estudos in silico é que não se necessita da síntese do composto para realização dos estudos preditivos. Essa tecnologia é utilizada em análises de compostos da indústria de cosméticos, fármacos e produtos agrícolas.
A iS-Tox é a única ferramenta brasileira que oferece o processo de triagem 100% limpo, ou seja, não gera produtos nocivos ao ambiente e totalmente in silico, utilizando laboratório virtual de toxicologia em tempo real. Hoje a Altox conta com 27 clientes de diferentes setores brasileiros e do exterior.
Atualmente, os próprios funcionários da empresa realizam os testes de acordo com os dados fornecidos pelo cliente. Porém, a próxima meta da Altox é mudar o modelo para um sistema “Faça você mesmo” (Do It Yourself – DIY), no qual os próprios clientes, depois de treinados, serão capazes de realizar os estudos sozinhos!
Por fim, é importante destacar que nem todos os ensaios toxicológicos ainda necessitam de experimentação animal, como por exemplo os cosméticos, que conseguem utilizar tecnologias alternativas. Mas, principalmente, na indústria farmacêutica, o uso de animais ainda é muito necessário. Entretanto, a bioinformática e a biotecnologia surgem nesse cenário na busca da redução do uso de animais, como no caso da Altox. Além disso, ferramentas gratuitas disponíveis também são capazes de realizar algumas dessas tarefas, mas com menos robustez, como é o caso do admetSAR.
É muito legal acompanhar o desenvolvimento de novas tecnologias no Brasil! Compartilhe conosco as novidades que surgem e continue nos acompanhando para mais notícias!!
