Seleção e tradução de Francisco Tavares
Como o ARN vai mudar as nossas vidas
A tecnologia ARN mensageiro, que produziu as primeiras vacinas contra o Covid, promete curar tudo, ou quase tudo. Uma história de uma descoberta notável.
Por Gwendoline Dos Santos e Caroline Tourbe
Publicado por 
em 27/01/2021 (original aqui)
ARN mensageiro: memorizem bem este nome. Graças a esta nova estrela rock molecular, acabam de ser desenvolvidas vacinas que podem ser capazes de derrubar este devastador coronavírus. Mesmo o espectro de novas variantes do vírus, inglesa, sul-africana e brasileira, não mete medo a estas vacinas de ARN mensageiro, que podem ser adaptadas a cada uma delas. Começou uma revolução no campo das vacinas. Não só contra o coronavírus mas também, porque não, contra muitos micróbios, alguns dos quais são assassinos em série. A cereja no bolo, o ARN promete curar uma série de doenças, tais como fibrose cística, cancros e até doenças neurodegenerativas! Como se do nada, o ARN mensageiro teria o poder de curar tudo… Abracadabra? De facto, com a pandemia, o ARN mensageiro fez um sprint final tipo Usain Bolt, no final de uma corrida que se arrasta há décadas. Mais uma razão para revelar a história épica destas picadas totalmente diferentes das outras.
Olhando mais atentamente, cheira a vingança magistral. A de uma linha de cientistas cujo talento e sobretudo obstinação levaram ao triunfo de uma tecnologia na qual ninguém queria apostar. Mas também a vingança do ARN sobre o seu irmão mais velho, o ADN! O primeiro, o ácido ribonucleico, banhado em fluido celular, e o segundo, o ácido desoxirribonucleico, o famoso “suporte da hereditariedade”, o “livro de magia dos vivos”, ultra-protegido no núcleo das células. No entanto, o ARN não era ninguém, até a sua existência e o seu papel-chave no corpo ter sido descoberto no início dos anos 60. E o que aprendemos nós? Que sem ele, o ADN não faria muito! É o ARN, transcrito no núcleo de células, que sai da célula e nunca regressa, levando consigo uma cópia do código genético levado pelo seu irmão mais velho. Qual é a sua finalidade? Para transmitir a mensagem às nossas células, daí o seu nome de ARN mensageiro, ARNm para abreviar. O original permanece selado e o duplicado, traduzido para uma língua acessível à maquinaria celular, põe a maquinaria celular a funcionar. As fábricas de proteínas, os ribossomas, traduzem a mensagem inteligível transmitida pelo ARNm em componentes que são cruciais para o bom funcionamento das nossas células: as proteínas. Na grande mecânica da vida, “o ARN foi durante muito tempo o parente pobre da biologia“, explica Franck Martin, investigador da Unidade de Arquitectura e Reactividade do ARN no Instituto de Biologia Molecular e Celular em Estrasburgo (CNRS). E não só porque o ADN levava todos os louros. “Mas também devido à sua fragilidade. Degrada-se facilmente, ao contrário do ADN“, diz este especialista em ARN viral.
No entanto, biólogos como Franck Martin que, apesar das dificuldades de manipulação, estão interessados nesta molécula sabem “há mais de vinte anos que ela é muito flexível, ao contrário do ADN, que é inerte. É por isso que a evolução escolheu o ADN para armazenar informação genética, porque não se move fisicamente, enquanto que o ARNm é uma molécula que evolui e pode fazer muitas coisas“.
Como funciona uma vacina de ARN mensageiro
Nova estrela de rock. Aqueles que apostaram na última geração de vacinas acertaram. Com os métodos convencionais, são injectados vírus inteiros, inactivados ou mortos, conforme desejado, bem como fragmentos virais isolados ou um pedaço do genoma do patogéneo incorporado noutro vírus inofensivo para educar o sistema imunitário. Com esta tecnologia ARNm pioneira da Pfizer-BioNTech ou Moderna, o engenho é pôr as nossas células a trabalhar para que façam todo o trabalho. Como é que se faz? Fornecendo-lhes os preciosos planos de construção de proteínas virais capazes de desencadear uma boa imunidade: para Sars-Cov2, estas são as famosas proteínas Spike, presentes na sua superfície. E, como pode ver, este precioso plano está gravado no ARNm. Mais precisamente, na vacina, algumas dezenas de microgramas de ARNm que codificam a proteína Spike são envoltos em bolhas lipídicas para lhes permitir alcançar a membrana das células musculares e entrar nelas sem impedimentos. A maquinaria celular é posta em marcha. Os ribossomas lêem a mensagem contida no ARNm, formam-se proteínas virais que aparecem na superfície das células. O corpo pressente o “perigo” e desencadeia uma resposta imunitária que guardará em memória para defesas futuras.
Descrito desta forma, tudo parece fazer sentido. E no entanto, que longo caminho foi necessário percorrer antes de lá chegarmos! “Eu sabia que as vacinas de ARN eram uma técnica em maturação que ia explodir, mas disseram-me muitas vezes que era principalmente uma técnica que vegetava“, ri-se Bruno Pitard, pioneiro do ARN e diretor de investigação do Centro de Investigação do Cancro e Imunologia de Nantes-Angers. Na última década, houve muitas tentativas de vacinar com ARNm, incluindo em humanos, mas ficavam bloqueadas nas fases I ou II dos ensaios clínicos. “Esta pandemia criou oportunidades inesperadas para as empresas biotecnológicas que teimaram em continuar a apostar no ARN enquanto as grandes empresas se tinham retirado“, diz o investigador.
Desprezo. Entre aqueles que atiraram a toalha estava o grupo Pasteur de soros e vacinas, o antepassado da Sanofi Pasteur, com a história do seu incrível primeiro encontro falhado em 1993. Na altura, um jovem estudante de doutoramento do Inserm (Instituto nacional de Saúde e Investigação Médica), Frédéric Martinon, juntou forças com os químicos da Pasteur para desenvolver a primeira vacina do mundo baseada no ARNm. Neste caso, uma vacina contra a gripe administrada a ratos. “Estávamos no início dos anos 90, a SIDA estava em rápida expansão, e começava-se a compreender que fazer uma vacina exigiria encontrar uma forma de fazer com que as células infetadas produzissem anticorpos. É também uma grande época para a terapia genética, em que se injeta ADN nas células para as fazer transmitir genes“, diz ele. Excepto que as primeiras tentativas de terapia falham porque as injeções de ADN provocam uma reação de defesa do corpo. É precisamente esta resposta imunitária “indesejável” que atrai a atenção dos imunologistas e abre o caminho para vacinas baseadas em material genético. Martinon opta pelo ARNm. “Temia-se que a injeção de ADN provocasse alterações no genoma dos organismos tratados“, diz o investigador da Inserm (Divisão de Imunologia-Virologia, CEA Fontenay-aux-Roses). Foi portanto necessário combinar uma manifestação imunológica inoportuna com o início de uma desconfiança no ADN para que a nossa nova estrela de rock, o ARNm, entrasse finalmente em cena. “Estávamos demasiado à frente do nosso tempo“, diz Frédéric Martinon em retrospectiva. “A intuição era boa, mas a nossa vacina só funcionava metade das vezes, e não sabíamos porquê. Por isso desistimos”.
Em 2011, segunda oportunidade. A Sanofi Pasteur, como muitos outros laboratórios, está a obter financiamento da DARPA, a divisão de investigação do Exército dos Estados Unidos, para desenvolver vacinas de ARN mensageirose combater a ameaça de doenças emergentes. A gigante Sanofi junta forças com um pequeno start-up francês, In-Cell-Art. “Fundámo-lo com o Prémio Nobel Jean-Marie Lehn, e começámos a ver alguns resultados muito interessantes“, recorda Bruno Pitard. No entanto, após cinco anos de investigação, o grupo francês enterrou o ARNm para se concentrar em outras estratégias de vacinação. Tentando agora voltar a entrar num comboio do qual saíra duas vezes, a Sanofi anunciou recentemente que estava a trabalhar nas vacinas ARNm, para além das suas vacinas convencionais Covid-19, com o apoio de uma empresa americana em fase de arranque, a Translate Bio. “Há vinte anos que se diz que esta é a vacinação de amanhã. Mas a indústria farmacêutica é muito conservadora, não gosta muito do risco. Quanto ao ARNm, ela tinha acabado de passar os dedos nessa água para ver se estava quente ou tépida… Era demasiado inovador para os grandes grupos; a prova é que foram as biotecnológicas que continuaram“, analisa Bruno Pitard. Assim, em Janeiro de 2020, à medida que a ameaça de um novo coronavírus se torna mais clara, apenas as empresas biotecnológicas estão em posição de avaliar, com a americana Moderna e as duas alemãs BioNTech e CureVac à cabeça. As duas primeiras já ganharam a corrida enquanto a terceira ainda está a trabalhar arduamente na mesma (ver infografia abaixo).
Se os grandes laboratórios desprezaram o ARNm, não é apenas por ser acusado de ser frágil e causar reações inflamatórias importantes, mas também e sobretudo porque é destruído demasiado depressa uma vez nas células para ter tempo de fazer o que se espera dele. “Acreditava nele precisamente porque a sua presença na célula era transitória“, recorda Steve Pascolo, que já estava a trabalhar no assunto no final dos anos 90, antes de co-fundar o CureVac em 2000 e de se tornar o seu principal cientista até 2006. Para que conste, Pascolo foi o primeiro humano a injectar-se com ARN mensageiro, no caso uma molécula que provoca a luz emitida por pirilampos. “Queria ter a certeza de que este ARN seria tratado pelas células da pele humana, tal como o era na pele dos nossos ratos de laboratório“, diz Pascolo, que não tem nada, esclareça-se, de um cientista louco. Embora muitas pessoas tenham reparado somente nos seus defeitos, Steve Pascolo, agora investigador no Hospital Universitário de Zurique, nunca pensou senão com a sua grande qualidade: segurança! “O ARNm injetado desaparece em poucas horas, não há nada menos perigoso. É menos perigoso do que levar o seu carro para fazer dois quilómetros“, ri-se ele.
Eureka! É também esta fugacidade do ARNm no organismo que capta a atenção de uma investigadora de origem húngara, Katalin Kariko (ver a sua entrevista), sediada na Universidade da Pensilvânia. Em 1998, juntamente com um colega no seu campus, Drew Weissman, do laboratório de Anthony Fauci, o “Sr. Covid-19” dos Estados Unidos, eles propuseram-se desenvolver um método que dá ao ARN tempo para agir sem causar uma inflamação destrutiva. O seu foco está nas terapias do cancro e não realmente nas vacinas contra doenças infecciosas. “Katalin Kariko estava a tentar compreender como fazer o ARNm escapar parcialmente aos sensores de perigo presentes nas células (TLR) para evitar uma reação inflamatória demasiado forte, mas sem a fazer desaparecer completamente, porque sem inflamação, não há reação imunitária“, explica Jean-Luc Imler, director do IBMC e professor na Universidade de Estrasburgo (CNRS). Assim, com Drew Weissman, ela modifica uma das quatro letras do código genético do ARNm, neste caso a U. O objetivo é assegurar que deixa de ser reconhecido pelos sensores de perigo na célula e que pode agir antes de ser desativado. “É um pouco como um disfarce, mas não demasiado óbvio, e evita o uso de adjuvantes para induzir a inflamação“, continua Imler.
Esta técnica de “disfarce” é uma das pedras angulares das futuras vacinas de ARNm. A sua descoberta foi publicada em 2005. Mas foi então considerada uma pepita entre outras, objeto de uma patente registada pela Universidade da Pensilvânia, com Kariko e Weissman citados como autores. A dupla deu os retoques finais à sua invenção, atraindo gradualmente a atenção de um punhado de cientistas e pessoas invejosas. Em 2010, os dois inventores tentam comprar o seu bebé de volta à universidade. Problema, Gary Dahl, que dirige a empresa de biotecnologia Epicentre (agora Cellscript), farejou o filão e consegue a patente à custa da dupla de autores. Outro cientista, Derrick Rossi, que estava a trabalhar em células estaminais em Stanford, também viu o potencial alucinante do seu método. Em breve seria co-fundador de uma empresa de biotecnologia, Moderna, em 2010. Se os rolos compressores desta última e da BioNTech da Alemanha conseguiram arrancar, foi graças ao trabalho de Katalin Kariko e Drew Weissman.
Ironia da história, em 2013, Katalin Kariko junta-se à BioNTech alemã. Conhecendo a sua apaixonada personalidade de investigação, é fácil compreender porque é que foi atraída pela brilhante dupla de médicos-investigadores nascidos na Turquia à sua frente, Ozlem Tureci e o seu marido, Ugur Sahin. Este último é um “puro génio“, se resumimos tudo o que de bem Steve Pascolo pensa dele. “Se fizer o ARNm, a primeira pessoa no planeta com quem quer trabalhar é Ugur Sahin”. Para empresas como a CureVac, que não se deram ao luxo de pagar uma licença Cellscript, o desafio é desenvolver uma vacina com tecnologia própria. Desde o início do ano, a jovem CureVac tem podido contar com um gigante, a empresa alemã Bayer. Isto permitir-lhe-á honrar o seu contrato de pré-encomenda de doses com a Europa. Para Steve Pascolo, estas três biotecnológicas pioneiras de ARNm têm perfis completamente diferentes. “A BioNTech é uma empresa horizontal, construída sobre medicina. Ugur Sahin e Ozlem Tureci são médicos, têm pacientes a tratar, precisam de soluções que eles próprios desenvolvem, desde a terapia genética ao ARNm. Quanto à CureVac, é uma empresa construída sobre a ciência, sobre a investigação, que visa optimizar a tecnologia, e que publiquem os cientistas que aí trabalham. A Moderna, para começar, é uma empresa baseada em dinheiro! ” diz Steve Pascolo.
A corrida às vacinas ARNm
Fábrica de medicamentos. Será tudo isto devido à tecnologia desenvolvida por Kariko e os outros? Claro que não. “É um longo continuum. Nas últimas décadas, graças às empresas biotecnológicas, tem havido muitos progressos desde a síntese dos primeiros lípidos, através de melhorias na síntese e transporte dos ARNm“, diz Bruno Pitard. 2021 e a pandemia de coronavírus lançaram a revolução das vacinas. “As plataformas de nova geração estão melhor adaptadas ao desenvolvimento de uma vacina contra um agente patogénico em fase pandémica, permitem-nos avançar mais rapidamente e relançar uma vacina rapidamente no caso do aparecimento de variantes“, diz o Prof. Jean-Daniel Lelièvre, Chefe do Departamento de Doenças Infecciosas do Hospital Henri-Mondor em Créteil. “Basta mudar alguns nucleótidos na sequência, e toca a andar!” abrevia Bruno Pitard. Mas será que vão ultrapassar os outros tipos de vacinas? Para o Professor Lelièvre, as coisas são claras: “Quando temos vacinas eficazes que são fáceis de desenvolver, não as vamos substituir”.
E quanto a todas as outras doenças? Com modificações específicas, o ARNm sintético, uma vez injectado, poderia transformar qualquer célula do corpo numa fábrica de medicamentos. “Para cada problema, em teoria, pode recorrer ao ARNm, as possibilidades são infinitas“, diz com entusiasmo Steve Pascolo. À medida que o ARNm emerge das sombras, ele cruza-se com a outra estrela da biotecnologia, Crispr-Cas9, tesoura molecular descoberta pela americana Jennifer Doudna e pela francesa Emmanuelle Charpentier, que acabam de receber o prémio Nobel. O suficiente para realizar milagres nas nossas células doentes e esculpir o ADN com mais facilidade do que nunca?
Eficácia transitória. Para Bruno Pitard, as coisas estão longe de ser tão óbvias: “Dizer que vamos curar tudo com o ARNm, cancros, doenças neurodegenerativas, a constipação da minha avó, do meu gato, não é o caso. Tomemos a distrofia muscular de Duchenne, é uma doença dos músculos. Os músculos constituem 40% da massa corporal. Mas todos eles têm de ser tratados. Não só é muito complexo, como deve ser tratado permanentemente, enquanto que o ARNm tem uma eficácia transitória“, adverte o investigador. Da mesma forma, uma pessoa com hemofilia precisa de fatores de coagulação durante toda a vida, tal como uma pessoa com diabetes precisa sempre de insulina. Estamos longe ainda!
As primeiras vacinas contra o Covid ainda nem sequer estavam autorizadas, e já se levantavam vozes nas redes sociais para “soar o alarme“. Lendo-as, a grande indústria farmacêutica ia vender-nos um veneno que era feito depressa e mal, equipado com chips electrónicos para nos monitorizar a todos, ou mesmo modificar o nosso genoma de modo a transformar-nos num verdadeiro OGM (organismo geneticamente modificado). “Se sabemos algo mesmo que pouco sobre biologia molecular, sabemos que se trata de um conceito ridículo, e no entanto é bem sucedido nas redes sociais“, lamenta Richard Breathnach. Recentemente reformado, foi professor-investigador em biologia molecular na Universidade de Nantes, onde trabalhou no ARN mensageiro desde o início da sua carreira. Não, uma vacina de ARN de mensageiro não pode modificar o nosso genoma! E, para o provar, ouvimo-lo contar-nos uma história muito simples. “Pega-se num bom e velho livro de papel, ele é o ADN, e depois lê-se um capítulo em voz alta. As palavras que saem da sua boca, isso é ARN mensageiro. Se alguém ouvir as suas palavras, recebe a mensagem, mas uma vez ouvidas, essas palavras desaparecem e em nenhuma circunstância as palavras ditas alterarão o texto do seu livro de papel”.
Outra explicação, a de Bruno Pitard, tem algo a apelar àqueles que preferem a agricultura à literatura: “Quando se come uma salada de cenouras cruas, sabe-se que as células da cenoura são também constituídas por ADN eARNm. Mas isso não significa que o ADN ou o ARNm da cenoura vá para as células epiteliais intestinais. Não te crescem cenouras na cabeça! “
Franck Martin Bruno Pitard Ugur Sahin
Stéphane Bancel Steve Pascolo Ozlem Tureci
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As autoras
Gwendoline Dos Santos: jornalista francesa no Le Point, co-autora de “C’est arrivé aujourd’hui, l’histoire au jour le jour en 365 chroniques”.
Caroline Tourbe: jornalista francesa de saúde e ciência em Le Point e colunista em La Terre au carre/France Inter. Anteriormente esteve em Science et Vie e em France Culture. Auditora pelo Institut des Hautes Études pour la Science et la Technologie.