SENAI CETIQT: ISI Biossintéticos e Fibras promove talk sobre a biodiversidade nacional e oportunidades que ela gera

O mais recente ISI Talk, promovido pelo Instituto SENAI de Inovação em Biossintéticos e Fibras (ISI), do Cetiqt, teve como tema Identificando Oportunidades a partir da Biodiversidade Brasileira“, abordando as iniciativas de mapeamento de oportunidades, ferramentas e desafios envolvendo os cerca de 20% da biodiversidade mundial que tornam o Brasil o país mais biodiverso do planeta. O evento contou com apresentação e mediação do coordenador da Plataforma de Inteligência Competitiva e Propriedade Intelectual do Instituto SENAI de Inovação em Biossintéticos e Fibras (ISI), Leonardo Teixeira, e com palestras da professora-doutora titular do Instituto de Química da Universidade Estadual de São Paulo (Unesp) e idealizadora da NuBBE Database, Vanderlan Bolzani; do diretor de Desenvolvimento de Soluções do Chemical Abstracts Service (CAS), Bryan Harkleroad; e da pesquisadora da plataforma de Biotecnologia do ISI Biossintéticos e Fibras, Eamim Squizani.

A professora-doutora Vanderlan Bolzani abriu o ciclo de palestras falando sobre a prospecção da biodiversidade brasileira e produtos de alto valor agregado. A biodiversidade extrapola o valor que pode trazer para a espécie humana em sentidos econômicos: “Todos sabemos do valor da biodiversidade. No momento atual, presenciamos catástrofes decorrentes da falta de uma política de Estado que proteja os nossos ambientes, principalmente as nossas florestas equatoriais, que são únicas. Esse é um dado muito importante. Além de trazer benefícios para a espécie humana como medicamentos, suplementos alimentares, fragrâncias etc, acho que mais importante é regular o clima, proteger o solo, fazer ciclização de nutrientes. Isso é extremamente importante para a nossa existência”.

Para a professora, é fascinante perceber como produtos naturais mudaram a história da humanidade através dos séculos. “Um exemplo bastante comum, que foi muito utilizado com a Covid, é a morfina, que continua sendo um princípio ativo para dores terminais. Morfina ainda é utilizada nas grandes plantações que existem no Afeganistão e de onde se tira essa substância”, observa Vanderlan Bolzani. De acordo com ela, nós temos muito o que ganhar se tivermos a inteligência e, muito mais do que isso, uma política de estado voltada para bioprodutos: “Temos uma biodiversidade fantástica, não precisa nem falar dos nossos biomas, principalmente aqueles genuinamente brasileiros, como são os casos do Cerrado e da Caatinga, que têm uma composição molecular muito especial. Mesmo com a diminuição, nós temos ainda um mercado muito valioso no que se refere ao mercado de fármacos”.

Ultimamente, a professora-doutora da Unesp tem procurado saber mais sobre os registros de patente de fitoterápicos, que são misturas padronizadas. Em sua concepção, patente é um bem industrial. “Por que os pesquisadores têm que ter essa ambição de ter patente? Patente custa. Só tem valor quando tem um setor empresarial ou um setor de Estado que assuma. Nós vemos muitas patentes em nomes pessoais e isso, no país, tem muito a ver quando estamos tratando da biodiversidade de produtos de valor agregado. O mercado de fitoterápicos nesses últimos tempos tornou-se muito importante no país”, acredita.

Vanderlan Bolzani chama atenção para a extrema importância do mercado de fitoterápicos no Brasil: “Olhem as empresas que respondem por essas patentes. A que mais tem patentes é a maior companhia brasileira e da América do Sul, o Laboratório Aché. E, quando nós olhamos para os produtos naturais, temos uma mistura que jogávamos no lixo de alfa-humuleno e transcariofileno, que são uma mistura que foi isolada dessa planta, a Cordia verbenacea, que é o princípio ativo do Acheflan. Quantos produtos poderiam sair da nossa biodiversidade? Outro dado, de 2010, é um produto que todo mundo conhece, a Passiflora incarnata, que virou medicamento, e o da Apsen, Fitoscar, que é uma planta do Cerrado que nós trabalhamos muito no passado”.

Então, como fazer uso sustentável da biodiversidade? Por que não organizar isso numa base de dados? Por que não certificar o que foi feito? Não há como utilizar os dados de pesquisas sem estrutura e organização. Com chancela internacional, a NuBBE Database – uma base de dados inédita sobre produtos naturais isolados a partir da biodiversidade do Brasil, com informações sobre o potencial desses metabólitos secundários para uso em química medicinal, ecologia química e metabolômica – nasceu da cooperação entre o Núcleo de Bioensaios, Biossíntese e Ecofisiologia de Produtos Naturais (NuBBE), da Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Araraquara, e o Laboratório de Química Medicinal e Computacional (LQMC), do Instituto de Física de São Carlos, da Universidade de São Paulo (USP).

A professora-doutora encerra agradecendo e revelando um sonho: “Achei muito importante ter sido convidada para esse evento porque vejo no SENAI, no Sebrae –  nessas instituições – uma maneira de nos possibilitar dar um passo adiante para que, no prazo de dois anos, no máximo, nós tenhamos toda essa informação de dados químicos, de dados taxonômicos aprovados. O meu sonho é ver a certificação dessa base de dados”.

O valor do conhecimento esse fica e pode ajudar às novas gerações – Vanderlan Bolzani

Diretor de Desenvolvimento de Soluções do CAS, o americano Bryan Harkleroad trabalha há 23 anos no CAS. “Espero que vocês percebam isso pela minha apresentação de hoje e que, ao final dessa palestra, vocês tenham um melhor entendimento sobre o que é o CAS, do que podemos fazer e por que a biodiversidade, a coleta de biodiversidade e o encontro de produtos naturais são tão importantes para nós e como podemos levar a ciência para a frente”, afirma Harkleroad.

Buscando um pouco mais sobre o CAS, descobrimos que a instituição começou em 1907 e que, naquela época, havia um problema, que era ter literatura científica para ler. Não era possível para ninguém ler tudo o que estava sendo publicado nos Estados Unidos e no mundo. “Devia parecer muito óbvio que alguém precisava cuidar disso. Um grupo de camaradas se uniu originalmente em Illinois, mudando-se dois anos depois para Columbus, Ohio, com a missão de indexar e resumir toda a informação do mundo sobre Química”, conta Harkleroad.

No primeiro ano do CAS foram publicados 12 mil resumos. Nesse ano, só para comparar, saíram mais de um milhão de obras a partir de cerca de dez mil publicações diferentes, 65 diferentes escritórios de patentes. “E temos experts que falam mais de 50 línguas, muito do trabalho que fazemos é em língua nativa”, frisa o diretor de Desenvolvimento de Soluções do CAS. “Para registrarmos 50 milhões de substância levamos de 1965 a 2009. Em 2013 estávamos com mais de 75 milhões, em 2015 estávamos com 100 milhões e hoje temos 220 milhões de pequenas moléculas registradas. A quantidade de moléculas que estão sendo descobertas está crescendo exponencialmente, não a uma taxa que nos permita fazer todo o nosso trabalho na área científica, todos os testes de que precisamos em todas essas substâncias”.

O CAS é respeitado em todo o planeta e dá apoio a agências governamentais em praticamente todos os maiores países do mundo, milhares de universidades cinco-estrelas e indústrias químicas. Faz, também, muitos trabalhos com polímeros, químicos e farmacêuticos: “Recentemente, decidimos sair da bolha química. Estamos olhando como é essa interface com as ciências vivas”.

Isso conta um pouco da história do CAS. “Somos mais de mil experts e o que tentamos fazer é levar toda essa informação para fora. Se você pensar em 1907, por exemplo, as pessoas eram pobres de conhecimentos, elas realmente tinham que procurar a informação de que precisavam. Agora nós temos ‘obesidade de informação’, temos muita informação fluindo ao nosso redor, é difícil administrar isso. E é aí que entra o CAS, no espaço químico é onde podemos pegar alguns desses dados, ressaltar a informação que é importante padronizar de forma que possa ser buscada através de diferentes disciplinas”.

A maneira como se olha para o que é o propósito disso é sobre fornecer uma fonte de pesquisa para que os cientistas possam acessar todos esses grandes compostos extraídos da Floresta Tropical brasileira e dar uma certa visibilidade aos cientistas brasileiros também. Nós começamos com uma imensa coleção de publicações que diminuímos nessa primeira fase. Nosso objetivo era ir fundo naquela coleção de documentos e não apenas arrancar todas as substâncias, mas extrair aquelas que eram produtos naturais tirados da flora – Bryan Harkleroad

Ele diz que foram capazes de coletar não apenas a substância e sua classificação, mas a informação sobre a bioatividade, a fonte de onde ela veio e, quando possível, saber a localização geográfica onde a espécie estava crescendo: “Vimos isso não apenas como um projeto realmente importante para os nossos clientes, mas como um projeto muito importante para a Química em geral. Estamos realmente felizes por participar”.

Antes de prosseguir falando sobre as ferramentas do CAS e sua importância para o mapeamento da biodiversidade brasileira, Harkleroad fez questão de lembrar o motivo da importância dos produtos naturais para os químicos e para a American Chemestry Society: “Se for bem administrado, é tudo renovável. E, talvez mais importante, é um modelo perfeito para a Química que a natureza pode fazer coisas que não podemos fazer no laboratório prontamente. E isso nos leva a algumas propriedades muito especiais que nunca seríamos capazes de obter através de metodologias puramente sintéticas”.

Há muitas aplicações para isso. Tratou-se de muitas delas enquanto a professora Vanderlan falava sobre fragrâncias, agroquiímicos, alimentos, cosméticos, polímeros, revestimentos, tudo isso são coisas que se prestam a esses produtos naturais que conseguimos extrair da grande biodiversidade do Brasil. Também é importante que, mesmo se olharmos apenas para os extratos de plantas, esse mercado é muito atraente, sabemos que é de quase 70 bilhões de dólares.

“Provavelmente será dentro de alguns anos e isso é apenas a pequena quantia do que estamos falando, sobretudo daquilo em que as pessoas naturalmente pensam quando se fala de produtos naturais. Isso é bioatividade, estamos falando da indústria farmacêutica, que é agora de um trilhão e meio de dólares por ano. Estamos falando, principalmente, daquilo em que as pessoas pensam quando se fala de produtos naturais”, observa Harkleroad.

Por isso, há muitas oportunidades nessas áreas, muita investigação e muito mais descobertas a se fazer. “Mencionei que iniciamos o projeto NuBBE, mas ainda não o concluímos. Analisamos e garantimos a qualidade de cerca de 350 documentos. Não são 350 por acaso, mas sim dos que tinham mais produtos naturais extraídos, e conseguimos analisar os metadados para os identificar”, revela.

Escolheu-se os que eram mais ricos na coleção de documentos para começar. Só desses 350 documentos foram extraídas 1.200 substâncias naturais únicas de 280 espécies de plantas diferentes. “Isso pode não parecer muito para quem vive na biodiversidade brasileira, talvez no local com maior biodiversidade do mundo. Eu cresci no Meio Oeste dos Estados Unidos, onde há milho e feijão. Era praticamente tudo o que víamos. Por isso, ter conseguido extrair substâncias naturais de 280 espécies é bastante impressionante”, compara o diretor do CAS.”Dessas 1.200 substâncias, conseguimos identificar 100 atividades biológicas diferentes”.

Harkleroad conta que foram identificados 165 mil produtos naturais diferentes na coleção. “Pode parecer muito, mas se compararmos com apenas um bioma do Brasil e o que já extraímos, é bastante grande. Encontramos 1.200 e esperamos que esse número aumente significativamente. Mas essa ideia de ter 165 mil produtos naturais é uma grande quantidade de químicos que podemos analisar, procurar bioatividade, procurar sua capacidade de ter odores ou de se ligar para formar biopolímeros”, frisa, acrescentando que “há muita química que podemos analisar e há 165 mil produtos. Vemos isso como uma enorme oportunidade de crescimento para os mercados que operam nessas áreas e para nós. Mas penso que esta é só a ponta do iceberg. Nos próximos anos, vamos assistir ao aparecimento de muitas técnicas melhores para a extração de compostos novos. É um momento empolgante para fazer parte disso”.

Outro aspecto que pode ser interessante é quando se pegam os produtos naturais e se tenta projetá-los no enorme fichário de registro. É possível analisar não só outras substâncias que possam ser biossimilares, mas também procurar a forma como as moléculas podem sofrer mutações e serem transformadas em algo um pouco mais bioativo. “A análise dos derivados de alguns desses produtos naturais pode ser muito proveitosa. E isso se aplica a qualquer tipo de utilização, quer se trate de criar polímeros ou de criar algo para curar a diabetes, por exemplo”, avalia Harkleroad.

O diretor do CAS resolveu dedicar uns minutos para destacar algumas substâncias e contar uma história: “Essa é de uma planta muito comum no Brasil, pelo que me disseram. A extração simples permite encontrar essa molécula de Cumarina aqui. E eu queria destacar isto porque foi identificada há relativamente pouco tempo, nas últimas duas décadas, e também tem sido muito trabalhada por cientistas brasileiros. Em 2003, foi isolada. Há um estudo inicial como antiparasitária e, alguns anos mais tarde, houve uma determinação analítica e esse artigo foi publicado. Depois, houve alguns estudos sobre a eficácia e a sua utilização como antiparasitário, o que permitiu desenvolver o conhecimento sobre esta substância em particular ao longo do tempo”.

Essa molécula em particular ou essa classe de moléculas é muito utilizada em úlceras, no tratamento de queimaduras cutâneas, na proteção contra o sol etc. “Por isso é muito interessante saber que temos um tratamento tópico que pode ser anti-parasitário. E, finalmente, mais recentemente, em 2020, muito trabalho foi feito em torno dos dados SAR”.

Outro exemplo rápido: “A partir de uma planta nativa do Brasil, Dodonaea viscosa conseguimos extrair essa molécula. Estamos falando de 2012. Não foram efetuados muitos estudos sobre essa molécula e é por isso que acho que a importância dos NuBBEs é tão grande, porque dá visibilidade a algumas destas substâncias que podem ter sido estudadas apenas na América do Sul”.

A farmacêutica Eamin Squizani, doutora em Biologia Molecular e Celular e pesquisadora da plataforma de Biologia Sintética do ISI Biossintéticos e Fibras, abre sua palestra com uma pergunta: “Entre esses dois itens, qual tem o maior valor, um Boeing 737 ou uma jararaca da mata? Qual vocês escolheriam?” Ela mesma responde: “Bom, se você respondeu o Boeing, eu sinto te informar, mas você está errado. O avião é avaliado em mais ou menos 100 milhões de dólares, enquanto a jararaca da mata, que é nativa do Brasil, produz um veneno que possui uma molécula chamada de Bradicinina, que é o princípio ativo do Captopril, um dos principais medicamentos utilizados como anti-hipertensivos do mundo. Isso alcança um mercado de 536,6 milhões de dólares, com um crescimento estimado em 17,3 por cento. Sim, a biodiversidade tem valor”.

A biodiversidade garante nossa saúde, a segurança alimentar, é fonte de tratamento para diversas doenças e pode modular até metade do PIB mundial. A biodiversidade é capaz de impactar até 44 trilhões de dólares. Na indústria farmacêutica, pelo menos 25% dos medicamentos vendidos têm origem em moléculas naturais. E dentro dos tratamentos de câncer disponíveis, pelo menos 70% são de moléculas naturais ou semi-sintéticas: “Para quem não sabe o que é uma molécula semi-sintética, trata-se, basicamente, de usar parte de uma molécula natural e, por síntese química, ir modificando-a – Eamin Squizani

Na vanguarda disso, aconteceu, em 1992, na Cidade do Rio de Janeiro, a ECO 92 (Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento), e foi assinado o Tratado CDB (Tratado da Convenção sobre Diversidade Biológica) por mais de 100 países com o objetivo de conservação da diversidade, uso sustentável, repartição justa e equitativa dos benefícios e acesso ao patrimônio genético. O Brasil sempre teve um papel de destaque nesses tratados, nessas atividades.

“E não é para menos, tendo em vista que nós temos cerca de 20% da biodiversidade do mundo dividida em seis biomas que são incrivelmente diversos também. Nós temos a maior floresta tropical do mundo, 70% das espécies de animais e plantas estão aqui no Brasil, e, em média, são descobertas 700 novas espécies de plantas ou animais por ano. Ou seja, nós temos uma riqueza imensa que devemos explorar e saber utilizar”, frisa Eamin Squizani.

Entretanto, a gente tem subaproveitado esse potencial. Mas pesquisadores como a professora Vanderlan e outros grupos estão correndo incansavelmente atrás de recursos para identificar essas moléculas e explorar comercialmente para ter retorno econômico. Alguns exemplos de moléculas identificados no Brasil para o setor farmacêutico são a Bradicinina, a Pilocarpina, que tem sido utilizada na produção de colírio para redução de glaucoma, o Lapachol, proveniente do ipê roxo com atividades anti-malárica, antiinflamatória e, como demonstram alguns estudos, anti-tumoral. Além disso, o Acheflan é o primeiro antiinflamatório cem por cento produzido no Brasil com extrato de Cordia vernacea.

“Nós temos que nos orgulhar muito dessas conquistas, mas sabemos que estamos subaproveitando o nosso potencial. Temos a maior diversidade do mundo, milhares e milhares de moléculas e metabólicos secundários, peptídeos e proteínas que podem ser bioativas, e precisamos achar utilidade para essas moléculas. Entretanto, apenas identificar, caracterizar e publicar, ou mesmo só patentear essas moléculas não vai nos trazer retorno financeiro. O que precisamos fazer é encontrar utilidade para elas e aplicação na indústria, seja farmacêutica, cosmética, agronegócio”, opina a pesquisadora.

E é por isso que o ISI Biossintéticos e Fibras lança um novo modelo de negócios chamado de Biodiversity Business Discovery, em que a ideia é pegar essas moléculas, essas coleções de organismos, plantas, essas informações e triar dentro delas moléculas que tenham atividades que nos interessem e que a gente consiga direcionar para o setor agrícola, para o setor de alimentos e bebidas, para farmacêuticas ou para Higiene Pessoal, Perfumaria e Cosméticos (HPPC).

Como vamos fazer isso? “O modelo que estamos propondo é um pipeline de descoberta de moléculas. E como ele funciona? A ideia é que a gente consiga triar o maior número possível de moléculas ou peptídeos, proteínas para conseguirmos avaliar frente a um alvo desejado. De uma maneira simplificada, nós podemos partir desses bancos de dados em que teremos essas moléculas disponíveis e realizar triagens in silico, que basicamente quer dizer que vamos fazer análises computacionais. E, para isso, o ISI Biossintéticos e Fibras conta com uma equipe especializada em bioinformática e também outros parceiros que possuem equipamentos que dão processividade computacional para esse tipo de análise.”

Nessas análises é possível predizer interações entre proteína-proteína ou molécula-proteína, sempre buscando o objetivo final. A ideia é conseguir levar para a bancada ou para a parte experimental apenas as moléculas mais assertivas, ou que consigamos sair de um cenário onde temos milhares e milhares de moléculas e reduzir esse cenário para que seja factível a validação em bancada.

“Aqui eu trago um exemplo de como poderia acontecer esse fluxo. Podemos iniciar a nossa busca através de um extrato de planta com suas frações ou de uma coleção de micro-organismos retirados do mar. Ou, ainda, de bases de dados como o NuBBE. Através disso, temos que selecionar o nosso alvo. O que estamos buscando? Um surfactante? Ou um tratamento para determinado tipo de câncer?”, pergunta-se a pesquisadora. “A partir daí nós vamos desenhar a nossa ideia experimental. Podemos realizar uma triagem in silico, digamos que estejamos procurando uma proteína que ligue um receptor específico. Nessa triagem realizaríamos a interação entre as moléculas e o nosso receptor de interesse. Finalmente, poderíamos levar (ou não) essas análises pela bancada sendo validadas via HTS ou experimentos convencionais”.

O ISI Biossintéticos e Fibras entende que nada vai acontecer sozinho. E conta com uma rede de cooperação em que precisa interagir com diferentes bases de dados, pesquisadores e iniciativas. Um bom exemplo é o SiBBr (Sistema de Informação da Biodiversidade Brasileira), que está associado ao GBIF (Global Biodiversity Information Facility), uma base de dados que também contempla a biodiversidade mundial. Eles estão diretamente em contato com o GBIF.

“Também chamo a atenção para o Cenban (Centro de Estudos Integrados da Biodiversidade Amazônica) e para o PPBio (Programa de Pesquisa em Biodiversidade), que estão um pouco mais focados na biodiversidade amazônica, e para o Instituto de Desenvolvimento Sustentável Mamirauá. Esse é um instituto idealizado pelo MCTI (Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação) que fica na Amazônia. Ele tem diversas unidades chamadas de laboratórios-salas, que podem ser alugadas. Podemos começar uma interação com eles para chegar a locais da Amazônia que são menos acessíveis”, aposta a doutora em Biologia Molecular e Celular. “Esses laboratórios podem fazer coleta e análise de plantas, espécimes, fungos, bactérias da biodiversidade amazônica. Estão sempre abertos para contato e eu incentivo todo mundo a ter uma conversa com eles”.

Eamin encerra sua apresentação com uma frase do biólogo Thomas Lovejoy: “Já no passado ele dizia que ‘uma floresta é como uma biblioteca de livros que não estão sendo lidos. Explorar a sabedoria contida nessas bibliotecas pode levar à descoberta de produtos inovadores e novos mercados’. E eu diria até mercados que ainda nem existem”.