Pesquisadores do Instituto Paul Scherrer (PSI) descobriram um truque surpreendente que pode ampliar as possibilidades de uso médico da toxina botulínica A1, mais conhecida pelo nome de Botox, como agente ativo.

Eles desenvolveram proteínas semelhantes a anticorpos que aceleram o efeito da enzima na transmissão dos sinais nervosos. Isto sugere que o Botox pode, por exemplo, aliviar a dor mais rapidamente do que antes. O estudo foi agora publicado na revista Nature Communications.

A neurotoxina botulínica A1, mais conhecida pela marca registrada Botox, é na verdade uma toxina nervosa produzida por bactérias. Ganhou ampla consciência pública através do seu uso como cosmético.

Muitas pessoas injetam nas rugas para fazê-las parecer mais jovens. A substância bloqueia a transmissão de sinais dos nervos para os músculos, relaxando-os para que as características faciais pareçam suaves.

O que é menos conhecido: o Botox também é usado com muita frequência na medicina terapêutica para tratar condições que podem ser atribuídas a cãibras musculares ou sinais nervosos defeituosos, incluindo dores, espasmos, problemas urinários, ranger de dentes e desalinhamentos, por exemplo do olhos.

O Botox é ainda usado no tratamento do câncer de estômago, para bloquear o nervo vago e, assim, retardar o crescimento do tumor.

Em qualquer terapia, é fundamental utilizar este medicamento altamente eficaz de forma muito direcionada e com dosagem cuidadosa, uma vez que o Botox é a toxina nervosa natural mais potente de todas, o que pode levar a uma paralisia perigosa num quadro clínico denominado botulismo.

Apenas cerca de cem nanogramas administrados por via intravenosa podem ser suficientes para matar uma pessoa, porque a toxina paralisa os músculos respiratórios, juntamente com outros.

Diferentes tipos de botox

As neurotoxinas botulínicas são categorizadas em sete grupos de sorotipos, designados pelas letras de A a G. O Botox usado em cosméticos vem do primeiro grupo. Para ser mais preciso, é designado subtipo A1.

Sabe-se que três outros sorotipos – B, E e F – também podem levar ao botulismo em humanos, com E e F agindo significativamente mais rapidamente, mas não tanto quanto A e B. O efeito começa após algumas horas e dura algumas semanas, o que abre opções importantes na terapia da dor e na ortopedia, por exemplo.

Os tipos C e D são eficazes em algumas espécies animais, como aves; até o momento nenhum caso de botulismo foi observado com o tipo G.

Resultados surpreendentes

Num projeto de pesquisa, uma equipe liderada por Richard Kammerer, do Laboratório de Pesquisa Biomolecular do PSI, queria investigar se seria possível influenciar a ação da toxina

Para isso, juntamente com o bioquímico Andreas Plückthun, da Universidade de Zurique, produzimos 25 chamados “DARPins.”

DARPins são pequenas proteínas produzidas artificialmente que funcionam de forma semelhante aos anticorpos. Eles são usados ​​em terapia e diagnóstico, bem como em pesquisas médicas fundamentais.

A ideia era encontrar DARPins que se ligassem seletivamente ao chamado domínio catalítico do Botox sorotipo A1, parte da enzima responsável por seu efeito nos nervos, cortando certas proteínas.

Esperava-se que os DARPins inibissem esta função.

“In vitro – isto é, em amostras individuais no tubo de ensaio – identificamos um candidato adequado que limita a função da toxina botulínica”,

relata Kammerer.

Através de estudos na Swiss Light Source SLS da PSI, os pesquisadores foram capazes de observar com precisão o complexo de DARPin e o domínio catalítico, até ao nível molecular, e para descobrir como o DARPin evita a clivagem.

Mas quando os investigadores também testaram este DARPin em culturas celulares, em colaboração com uma equipa do Instituto de Biomedicina da Universidade de Pádua, na Itália, um efeito completamente diferente – oposto, na verdade – tornou-se subitamente aparente: a ação tóxica do Botox – a clivagem de proteínas que são importantes para a transmissão de sinais dos nervos – teve efeito ainda mais rapidamente do que o habitual.

“No início pensamos que tínhamos feito algo errado”,

diz Oneda Leka, pesquisadora de pós-doutorado no Laboratório de Pesquisa Biomolecular do PSI e primeira autora do estudo.

Mas outras experiências confirmaram a descoberta contraditória: em vez de diminuir, o efeito tóxico da enzima Botox acelerou.

Agora os pesquisadores repetiram os experimentos com músculos reais, os diafragmas de ratos. Estes permanecem intactos por muito tempo em uma solução nutritiva e são um modelo preferido para testar os efeitos das toxinas nervosas.

Também aqui os resultados indicaram que, com o DARPin, o efeito paralisante da toxina se manifestou duas vezes mais rapidamente.

Novas opções para terapia com Botox

Agora a grande questão era: Por que isso acontece? A possível explicação é muito complexa bioquimicamente. Simplificando, as DARPins desestabilizam a toxina de tal forma que são transportadas mais rapidamente para o interior das células nervosas. Como resultado, a toxina faz efeito mais rapidamente.

“Por esta razão, pensamos que o DARPin poderia ampliar o espectro de possíveis usos da neurotoxina botulínica”, diz Oneda Leka.

Embora os pesquisadores não tenham realizado nenhum teste comparativo no âmbito deste estudo, parece que a neurotoxina botulínica A1 com o DARPin funciona consideravelmente mais rápido do que A1 sem os anticorpos.

Ao mesmo tempo, a duração do efeito permanece significativamente mais longa do que a de E e F. Portanto, a adição deste DARPin fornece uma variante intermediária entre o sorotipo A e os sorotipos E e F. O O resultado – por mais inesperado que tenha sido – abre novas possibilidades para o tratamento de uma variedade de doenças.

Segundo Richard Kammerer: “Na medicina da dor, um aditivo que acelera o início do efeito de um medicamento extremamente eficaz e de longa duração poderia ser de grande utilidade. interesse.”

Fonte: Instituto Paul Scherrer (PSI)