High-Throughput Screening Identifies Novel Antileishmanial Scaffolds and Reveals Cross-Species Activity of Structurally Diverse Compounds

A leishmaniose é uma doença causada por parasitas microscópicos que vivem dentro das células de mamíferos, incluindo seres humanos. Esses parasitas são transportados por flebotomíneos (moscas-do-areia) e, quando as moscas picam, injetam os parasitas na corrente sanguínea. Uma vez dentro de uma pessoa, os parasitas se escondem dentro de células imunológicas chamadas macrófagos, que normalmente combatem infecções. Em vez de serem destruídos, os parasitas transformam essas células em casas seguras onde se multiplicam. Esta doença causa uma ampla gama de sofrimento, desde feridas cutâneas dolorosas que podem deixar cicatrizes permanentes até uma forma grave que ataca órgãos internos e pode ser fatal se não for tratada. Atualmente, os médicos têm pouquíssimos medicamentos para tratá-la, e os que possuem frequentemente causam efeitos colaterais graves, levam muito tempo para fazer efeito ou estão se tornando menos eficazes à medida que os parasitas aprendem a resistir a eles. Como os parasitas se escondem tão bem dentro das células humanas, encontrar novos tratamentos é como procurar uma agulha em um palheiro; um medicamento deve ser forte o suficiente para matar o parasita sem prejudicar a célula humana na qual ele está escondido.

Para encontrar novas soluções, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Notre Dame e da Universidade de Kean recorreu a um método chamado triagem de alto rendimento (high-throughput screening). Imagine uma biblioteca contendo milhares de diferentes compostos químicos, cada um com uma forma e estrutura únicas. Os pesquisadores testaram uma vasta coleção desses produtos químicos para ver quais poderiam impedir o crescimento dos parasitas. Eles não procuraram apenas qualquer produto químico que matasse o parasita; buscaram especificamente por aqueles que pudessem matar o parasita enquanto deixavam as células humanas ilesas. Este processo é crucial porque um medicamento que mata o parasita, mas também mata o paciente, não é uma cura. A equipe concentrou-se em dois grupos específicos de produtos químicos que pareceram promissores em testes anteriores, juntamente com alguns compostos únicos e singulares que se destacaram do restante.

Os pesquisadores testaram esses produtos químicos contra os parasitas em diferentes estágios de seu ciclo de vida. Alguns testes usaram a forma de natação livre do parasita, enquanto outros usaram a forma que se esconde dentro de células humanas, que é o estágio que causa a doença em pessoas. Eles também verificaram o quão tóxicos eram os produtos químicos para células humanas cultivadas em laboratório. A partir deste grande grupo, identificaram duas estruturas químicas principais que se destacaram como os candidatos mais promissores. Uma estrutura, chamada 1,4-diaril-pirazolo-piridinona, e outra chamada pirazolo-triazina, ambas mostraram a capacidade de matar os parasitas de forma eficaz. A melhor versão da primeira estrutura matou os parasitas que se escondiam dentro de células humanas em uma concentração muito baixa, enquanto a melhor versão da segunda estrutura fez o mesmo, e ambas foram seguras para as células humanas nesses níveis.

No entanto, encontrar um produto químico que funcione em uma placa de laboratório é apenas o primeiro passo. Os pesquisadores precisavam saber se esses produtos químicos se comportariam bem dentro de um corpo vivo. Eles realizaram uma série de testes para ver como o corpo processaria esses fármacos, como por exemplo, a rapidez com que o fígado os decomporia ou o quão bem eles se dissolveriam em água. Os dois principais produtos químicos comportaram-se de maneira muito diferente. Um dissolvia-se facilmente em água, mas era rapidamente decomposto pelas células do fígado, sugerindo que poderia precisar de modificações para permanecer no corpo por mais tempo. O outro era muito estável e provavelmente permaneceria no corpo por um longo tempo, mas não se dissolvia tão bem em água, o que poderia dificultar sua administração. Essas diferenças mostraram que, embora ambos fossem bons pontos de partida, precisariam de tipos diferentes de melhorias para se tornarem medicamentos reais.

Para ver se esses produtos químicos poderiam ser ainda melhores, os pesquisadores criaram dezenas de novas versões, ou análogos, das duas estruturas líderes. Eles fizeram pequenas mudanças na forma das moléculas, como trocar uma única peça da estrutura, para ver como isso afetava sua capacidade de matar o parasita. Para a primeira estrutura, várias das novas versões funcionaram ainda melhor do que a original, matando os parasitas dentro das células humanas de forma mais eficaz, permanecendo seguras para as células. Para a segunda estrutura, algumas novas versões tornaram-se incrivelmente poderosas, matando os parasitas em níveis muito baixos, embora algumas dessas versões fortes também tenham se tornado ligeiramente mais tóxicas para as células humanas. Este processo provou que ambas as estruturas químicas poderiam ser ajustadas para melhorar seu desempenho.

A equipe também queria saber se esses produtos químicos funcionariam contra diferentes tipos de parasitas que causam a doença em diferentes partes do mundo. Eles testaram os principais produtos químicos contra três espécies diferentes de parasitas. Os resultados mostraram que, embora os produtos químicos funcionassem contra as três, eles não eram igualmente fortes contra cada uma. Alguns funcionavam muito bem contra uma espécie, mas eram mais fracos contra outra. Essa descoberta é importante porque sugere que um medicamento desenvolvido para um tipo de parasita pode não funcionar perfeitamente para outro, e os pesquisadores devem testar seus candidatos contra os tipos específicos de parasitas encontrados em diferentes regiões. Eles também testaram os produtos químicos contra um parasita diferente que causa uma doença relacionada, mas descobriram que os produtos químicos eram muito menos eficazes contra ele, indicando que esses novos medicamentos são provavelmente específicos para os parasitas que causam a leishmaniose.

O estudo concluiu que essas duas estruturas químicas são excelentes pontos de partida para o desenvolvimento de novos medicamentos. Os pesquisadores não alegaram ter encontrado uma cura, mas sim uma base sólida sobre a qual construir. Eles demonstraram que, ao testar cuidadosamente como esses produtos químicos se comportam em diferentes condições e ao fazer pequenas e precisas mudanças em sua estrutura, é possível criar compostos que sejam tanto poderosos contra o parasita quanto seguros para o paciente. O trabalho destaca a importância de testar medicamentos contra a forma específica do parasita que vive dentro das células humanas e contra as diferentes espécies que causam a doença ao redor do mundo. Ao seguir este caminho cuidadoso de teste e refinamento, os pesquisadores forneceram uma direção clara para o trabalho futuro que poderá, eventualmente, levar a tratamentos mais seguros e eficazes para milhões de pessoas que sofrem com esta doença negligenciada.