Bioprospecção

Muitos medicamentos importantes foram descobertos pela bioprospecção, incluindo a droga diabetes metformina (desenvolvida de um produto natural encontrado em Galeria de fotos).

Bioprospecção (também conhecida como prospecção de biodiversidade) é a exploração de fontes naturais de pequenas moléculas, macromoléculas e informações bioquímicas e genéticas que poderiam ser desenvolvidas em produtos comercialmente valiosos para nas indústrias agrícola, de aquicultura, de biorremediação, de cosméticos, de nanotecnologia ou farmacêutica. Na indústria farmacêutica, por exemplo, quase um terço de todos os medicamentos de pequenas moléculas aprovados pela Food and Drug Administration (FDA) dos EUA entre 1981 e 2014 eram produtos naturais ou compostos derivados de produtos naturais.

Plantas terrestres, fungos e actinobactérias têm sido o foco de muitos programas de bioprospecção anteriores, mas o interesse está crescendo em ecossistemas menos explorados (por exemplo, mares e oceanos) e organismos (por exemplo, mixobactérias, archaea) como meio de identificar novos compostos com novos atividades biológicas. As espécies podem ser rastreadas aleatoriamente quanto à bioatividade ou selecionadas e rastreadas racionalmente com base em informações ecológicas, etnobiológicas, etnomédicas, históricas ou genômicas.

Quando os recursos biológicos ou o conhecimento indígena de uma região são apropriados de forma antiética ou explorados comercialmente sem fornecer uma compensação justa, isso é conhecido como biopirataria. Vários tratados internacionais foram negociados para proporcionar aos países recurso legal em caso de biopirataria e para oferecer aos intervenientes comerciais segurança jurídica para o investimento. Estes incluem a Convenção das Nações Unidas sobre a Diversidade Biológica e o Protocolo de Nagoya.

Outros riscos associados à bioprospecção são a exploração excessiva de espécies individuais e os danos ambientais, mas também foi desenvolvida legislação para combatê-los. Os exemplos incluem leis nacionais, como a Lei de Proteção aos Mamíferos Marinhos dos EUA e a Lei das Espécies Ameaçadas dos EUA, e tratados internacionais, como a Convenção das Nações Unidas sobre a Diversidade Biológica, a Convenção das Nações Unidas sobre o Direito do Mar e o Tratado da Antártica.

Recursos e produtos derivados da bioprospecção

Agricultura

Os recursos e produtos derivados da bioprospecção utilizados na agricultura incluem biofertilizantes, biopesticidas e antibióticos veterinários. Rhizobium é um gênero de bactérias do solo usadas como biofertilizantes, Bacillus thuringiensis (também chamada de Bt) e as anoninas (obtidas de sementes da planta Annona squamosa) são exemplos de biopesticidas, e valnemulina e tiamulina (descobertas e desenvolvidas a partir dos fungos basidiomicetos Omphalina mutila e Clitopilus passeckerianus) são exemplos de antibióticos veterinários.

Biorremediação

Exemplos de produtos de bioprospecção usados em biorremediação incluem enzimas lacase derivadas de Coriolopsis gallica e Phanerochaete chrysosporium, usadas para tratar águas residuais de fábricas de cerveja e para desclorar e descolorir efluentes de fábricas de papel..

Cosméticos e cuidados pessoais

Os cosméticos e produtos de cuidados pessoais obtidos por bioprospecção incluem misturas de oligossacarídeos e oligoelementos derivados de Porphyridium cruentum usados para tratar eritema (rosácea, rubor e olheiras), Xanthobacter autotrophyus- zeaxantina derivada usada para hidratação da pele e proteção UV, colagenases derivadas de Clostridium histolyticum usadas para regeneração da pele e queratinases derivadas de Microsporum usadas para remoção de pelos.

Nanotecnologia e biossensores

Como as lacases microbianas possuem uma ampla gama de substratos, elas podem ser usadas na tecnologia de biossensores para detectar uma ampla gama de compostos orgânicos. Por exemplo, eletrodos contendo lacase são usados para detectar compostos polifenólicos em vinho e ligninas e fenóis em águas residuais.

Produtos Farmacêuticos

Muitos dos medicamentos antibacterianos em uso clínico atual foram descobertos através de bioprospecção, incluindo aminoglicosídeos, tetraciclinas, anfenicóis, polimixinas, cefalosporinas e outros antibióticos β-lactâmicos, macrolídeos, pleuromutilinas, glicopeptídeos, rifamicinas, lincosamidas, estreptograminas e antibióticos de ácido fosfônico.. O antibiótico aminoglicosídeo estreptomicina, por exemplo, foi descoberto a partir da bactéria do solo Streptomyces griseus, o antibiótico fusidano ácido fusídico foi descoberto a partir do fungo do solo Acremonium fusidioides, e os antibióticos pleuromutilina (por exemplo, lefamulina) foram descobertos e desenvolvidos a partir dos fungos basidiomicetos Omphalina mutila e Clitopilus passeckerianus.

Outros exemplos de medicamentos anti-infecciosos derivados da bioprospecção incluem o medicamento antifúngico griseofulvina (descoberto no fungo do solo Penicillium griseofulvum), o medicamento antifúngico e antileishmania anfotericina B (descoberto na bactéria do solo Streptomyces nodosus), o medicamento antimalárico artemisinina (descoberto a partir da planta Artemisia annua) e o medicamento anti-helmíntico ivermectina (desenvolvido a partir da bactéria do solo Streptomyces avermitilis).

Produtos farmacêuticos derivados da bioprospecção também foram desenvolvidos para o tratamento de doenças e condições não transmissíveis. Estes incluem o medicamento anticâncer bleomicina (obtido da bactéria do solo Streptomyces verticillus), o medicamento imunossupressor ciclosporina usado para tratar doenças autoimunes, como artrite reumatóide e psoríase (obtido do fungo do solo Tolypocladium inflatum), o medicamento antiinflamatório colchicina usado para tratar e prevenir crises de gota (obtido da planta Colchicum Autumnale), o medicamento analgésico ziconotida (desenvolvido a partir do caramujo cone Conus magus), e o inibidor da acetilcolinesterase galantamina usado para tratar a doença de Alzheimer (obtido de plantas do gênero Galanthus).

Bioprospecção como estratégia de descoberta

A bioprospecção tem pontos fortes e fracos como estratégia para descobrir novos genes, moléculas e organismos adequados para desenvolvimento e comercialização.

Fortes

As pequenas moléculas derivadas da bioprospecção (também conhecidas como produtos naturais) são estruturalmente mais complexas do que os produtos químicos sintéticos e, portanto, apresentam maior especificidade para alvos biológicos. Esta é uma grande vantagem na descoberta e desenvolvimento de medicamentos, especialmente nos aspectos farmacológicos da descoberta e desenvolvimento de medicamentos, onde efeitos fora do alvo podem causar reações adversas aos medicamentos.

Os produtos naturais também são mais fáceis de transportar por membrana do que os compostos sintéticos. Isto é vantajoso no desenvolvimento de medicamentos antibacterianos, que podem precisar atravessar uma membrana externa e uma membrana plasmática para atingir seu alvo.

Para que algumas inovações biotecnológicas funcionem, é importante ter enzimas que funcionem a temperaturas invulgarmente altas ou baixas. Um exemplo disso é a reação em cadeia da polimerase (PCR), que depende de uma DNA polimerase que pode operar a 60°C e acima. Noutras situações, por exemplo desfosforilação, pode ser desejável realizar a reacção a baixa temperatura. A bioprospecção de extremófilos é uma fonte importante de tais enzimas, produzindo enzimas termoestáveis, como a polimerase Taq (de Thermus aquaticus), e enzimas adaptadas ao frio, como a fosfatase alcalina de camarão (de Pandalus borealis). >).

Com a Convenção sobre Diversidade Biológica (CDB) agora ratificada pela maioria dos países, a bioprospecção tem o potencial de reunir nações ricas em biodiversidade e tecnologicamente avançadas, e beneficiá-las tanto educacional quanto economicamente (por exemplo, compartilhamento de informações, transferência de tecnologia, novos desenvolvimento de produtos, pagamento de royalties).

Para moléculas úteis identificadas através da bioprospecção microbiana, o aumento da produção é viável a um custo razoável porque o microrganismo produtor pode ser cultivado em um biorreator.

Fraquezas

Embora se saiba que alguns microrganismos potencialmente muito úteis existem na natureza (por exemplo, micróbios que metabolizam a lignocelulose), foram encontradas dificuldades no cultivo destes em laboratório. Este problema pode ser resolvido através da manipulação genética de organismos mais fáceis de cultivar, como Escherichia coli ou Streptomyces coelicolor para expressar o agrupamento de genes responsável pela atividade desejada.

Isolar e identificar o(s) composto(s) responsável(eis) pela atividade de um extrato biológico pode ser difícil. Além disso, a elucidação subsequente do mecanismo de ação do composto isolado pode ser demorada. Os avanços tecnológicos em cromatografia líquida, espectrometria de massa e outras técnicas estão ajudando a superar esses desafios.

Implementar e fazer cumprir tratados e legislação relacionados com a bioprospecção nem sempre é fácil. O desenvolvimento de medicamentos é um processo inerentemente caro e demorado, com baixas taxas de sucesso, o que torna difícil quantificar o valor de produtos potenciais na elaboração de acordos de bioprospecção. Os direitos de propriedade intelectual também podem ser difíceis de conceder. Por exemplo, os direitos legais sobre uma planta medicinal podem ser discutíveis se esta tiver sido descoberta por diferentes pessoas em diferentes partes do mundo e em momentos diferentes.

Embora a complexidade estrutural dos produtos naturais seja geralmente vantajosa na descoberta de medicamentos, ela pode dificultar a fabricação subsequente de candidatos a medicamentos. Este problema é por vezes resolvido através da identificação da parte da estrutura do produto natural responsável pela actividade e do desenvolvimento de um análogo sintético simplificado. Isto foi necessário com o produto natural halicondrina B, o seu análogo simplificado, a eribulina, agora aprovado e comercializado como medicamento anticancerígeno.

Armadilhas da bioprospecção

Erros e omissões podem ocorrer em diferentes etapas do processo de bioprospecção, incluindo coleta de material de origem, triagem de bioatividade do material de origem, teste de toxicidade de compostos isolados e identificação do mecanismo de ação.

Coleta de material de origem

Antes de coletar material biológico ou conhecimento tradicional, as permissões corretas devem ser obtidas do país de origem, do proprietário da terra, etc. A não observância desta instrução pode resultar em processos criminais e na rejeição de quaisquer pedidos de patente subsequentes. Também é importante recolher material biológico em quantidades adequadas, ter o material biológico formalmente identificado e depositar uma amostra de voucher num repositório para preservação e armazenamento a longo prazo. Isso ajuda a garantir que quaisquer descobertas importantes sejam reproduzíveis.

Testes de bioatividade e toxicidade

Ao testar extratos e compostos isolados quanto à bioatividade e toxicidade, o uso de protocolos padrão (por exemplo, CLSI, ISO, NIH, EURL ECVAM, OCDE) é desejável porque isso melhora a precisão e a reprodutibilidade dos resultados do teste. Além disso, se for provável que o material de origem contenha compostos ativos conhecidos (previamente descobertos) (por exemplo, estreptomicina no caso de actinomicetos), então a desreplicação é necessária para excluir esses extratos e compostos do pipeline de descoberta o mais cedo possível. Além disso, é importante considerar os efeitos do solvente nas células ou linhas celulares que estão sendo testadas, incluir compostos de referência (isto é, compostos químicos puros para os quais estão disponíveis dados precisos de bioatividade e toxicidade), estabelecer limites para o número de passagens das linhas celulares (por exemplo,. 10–20 passagens), para incluir todos os controles positivos e negativos necessários e para estar ciente das limitações do ensaio. Estas etapas ajudam a garantir que os resultados do ensaio sejam precisos, reproduzíveis e interpretados corretamente.

Identificação do mecanismo de ação

Ao tentar elucidar o mecanismo de ação de um extrato ou composto isolado, é importante utilizar múltiplos ensaios ortogonais. Usar apenas um único ensaio, especialmente um único ensaio in vitro, fornece uma imagem muito incompleta do efeito de um extrato ou composto no corpo humano. No caso do extrato de raiz de Valeriana officinalis, por exemplo, os efeitos indutores do sono deste extrato são devidos a múltiplos compostos e mecanismos, incluindo a interação com os receptores GABA e o relaxamento do músculo liso. O mecanismo de ação de um composto isolado também pode ser identificado incorretamente se um único ensaio for utilizado, porque alguns compostos interferem nos ensaios. Por exemplo, o ensaio de eliminação de sulfidrilo utilizado para detectar a inibição da histona acetiltransferase pode dar um resultado falso positivo se o composto de teste reagir covalentemente com cisteínas.

Biopirataria

O termo biopirataria foi cunhado por Pat Mooney para descrever uma prática na qual o conhecimento indígena da natureza, originário dos povos indígenas, é usado por outros com fins lucrativos, sem autorização ou compensação aos próprios povos indígenas. Por exemplo, quando os bioprospectores recorrem ao conhecimento indígena de plantas medicinais que é posteriormente patenteado por empresas médicas sem reconhecer o facto de que o conhecimento não é novo ou inventado pelo patenteador, isso priva a comunidade indígena dos seus direitos potenciais ao produto comercial derivado de a tecnologia que eles próprios desenvolveram. Os críticos desta prática, como o Greenpeace, afirmam que estas práticas contribuem para a desigualdade entre os países em desenvolvimento ricos em biodiversidade e os países desenvolvidos que acolhem empresas de biotecnologia.

Na década de 1990, muitas grandes empresas farmacêuticas e de descoberta de medicamentos responderam às acusações de biopirataria interrompendo o trabalho com produtos naturais e recorrendo à química combinatória para desenvolver novos compostos.

Casos famosos de biopirataria

A pervinca rosada

O caso da pervinca rosada data da década de 1950. A pervinca rosada, embora nativa de Madagascar, foi amplamente introduzida em outros países tropicais ao redor do mundo muito antes da descoberta da vincristina. Relata-se que diferentes países adquiriram crenças diferentes sobre as propriedades médicas da planta. Isto significava que os investigadores podiam obter conhecimento local de um país e amostras de plantas de outro. O uso da planta para diabetes foi o estímulo original para a pesquisa. Em vez disso, foi descoberta a eficácia no tratamento do linfoma de Hodgkin e da leucemia. O quimioterápico vinblastina para linfoma de Hodgkin é derivado da pervinca rosada.

A controvérsia maia do ICBG

A controvérsia da bioprospecção Maya do ICBG ocorreu em 1999–2000, quando o Grupo Cooperativo Internacional de Biodiversidade liderado pelo etnobiólogo Brent Berlin foi acusado de estar envolvido em formas antiéticas de bioprospecção por várias ONGs e organizações indígenas. O ICBG teve como objetivo documentar a biodiversidade de Chiapas, no México, e o conhecimento etnobotânico do povo indígena maia – a fim de verificar se havia possibilidades de desenvolvimento de produtos médicos baseados em alguma das plantas utilizadas pelos grupos indígenas.

O caso Maya ICBG foi um dos primeiros a chamar a atenção para os problemas de distinção entre formas benignas de bioprospecção e biopirataria antiética, e para as dificuldades de garantir a participação da comunidade e o consentimento prévio e informado para possíveis bioprospectores.

A árvore de nim

Em 1994, o Departamento de Agricultura dos EUA e a W. R. Grace and Company receberam uma patente europeia sobre métodos de controle de infecções fúngicas em plantas usando uma composição que incluía extratos da árvore de neem (Azadirachta indica), que cresce em toda a Índia e no Nepal. Em 2000, a patente foi contestada com sucesso por vários grupos da UE e da Índia, incluindo o Partido Verde da UE, Vandana Shiva, e a Federação Internacional de Movimentos de Agricultura Orgânica (IFOAM), com base no facto de a actividade fungicida do extracto de neem ser conhecida há muito tempo em Medicina tradicional indiana. WR Grace recorreu e perdeu em 2005.

Arroz Basmati

Em 1997, a empresa norte-americana RiceTec (uma subsidiária da RiceTec AG do Liechtenstein) tentou patentear certos híbridos de arroz basmati e arroz semi-anão de grão longo. O governo indiano contestou esta patente e, em 2002, quinze das vinte reivindicações da patente foram invalidadas.

O feijão Enola

O feijão Enola é uma variedade de feijão amarelo mexicano, assim chamado em homenagem à esposa do homem que o patenteou em 1999. A característica supostamente distintiva da variedade são as sementes de um tom específico de amarelo. O detentor da patente posteriormente processou um grande número de importadores de feijão amarelo mexicano com o seguinte resultado: “...as vendas de exportação caíram imediatamente mais de 90% entre os importadores que vendiam esses grãos há anos, causando danos econômicos a mais de 22.000 agricultores no norte do México que dependiam das vendas deste feijão." Uma ação judicial foi movida em nome dos agricultores e, em 2005, o US-PTO decidiu a favor dos agricultores. Em 2008, a patente foi revogada.

Hoodia gordonii

Hoodia gordonii, uma planta suculenta, é originária do deserto de Kalahari, na África do Sul. Há gerações que é conhecido pelo povo San que vive tradicionalmente como um inibidor de apetite. Em 1996, o Conselho de Pesquisa Científica e Industrial da África do Sul começou a trabalhar com empresas, incluindo a Unilever, para desenvolver suplementos dietéticos baseados em Hoodia. Originalmente, o povo San não estava programado para receber quaisquer benefícios da comercialização do seu conhecimento tradicional, mas em 2003 o Conselho San da África do Sul fez um acordo com o CSIR no qual receberiam de 6 a 8% da receita da venda de < i>Hoodia produtos.

Em 2008, depois de ter investido 20 milhões de euros em pesquisa e desenvolvimento no Hoodia como ingrediente potencial em suplementos dietéticos para perda de peso, a Unilever encerrou o projeto porque seus estudos clínicos não demonstraram que Hoodia era seguro e eficaz o suficiente para ser lançado no mercado.

Outros casos

A seguir está uma seleção de outros casos recentes de biopirataria. A maioria deles não está relacionada com medicamentos tradicionais.

• Trinta e seis casos de biopirataria na África.
• O caso do povo maia pozol Bebe.
• O caso dos maias e do uso de outras pessoas Mimosa tenuiflora e muitos outros casos.
• O caso do Andino macarrão rabanete.
• Os casos de tumulto (Índia) O que é? (Índia) quinoa (Bolívia) Ou seja, bagas (Gabon), e outros.
• O caso de captopril (desenvolvido do veneno de flecha de uma tribo brasileira).

Aspectos jurídicos e políticos

Lei de patentes

Um mal-entendido comum é que as empresas farmacêuticas patenteiam as plantas que coletam. Embora não seja possível obter uma patente sobre um organismo que ocorre naturalmente, tal como anteriormente conhecido ou utilizado, podem ser concedidas patentes sobre produtos químicos específicos isolados ou desenvolvidos a partir de plantas. Freqüentemente, essas patentes são obtidas com o uso declarado e pesquisado desses produtos químicos. Geralmente a existência, estrutura e síntese desses compostos não fazem parte do conhecimento médico indígena que levou os investigadores a analisar a planta em primeiro lugar. Como resultado, mesmo que o conhecimento médico indígena seja tomado como técnica anterior, esse conhecimento não torna por si só o composto químico ativo "óbvio" que é o padrão aplicado pela lei de patentes.

Nos Estados Unidos, a lei de patentes pode ser usada para proteger produtos "isolados e purificados" compostos – até mesmo, em um caso, um novo elemento químico (ver USP 3.156.523). Em 1873, Louis Pasteur patenteou uma "levedura" que estava "livre de doenças" (patente #141072). As patentes que abrangem invenções biológicas foram tratadas de forma semelhante. No caso de 1980 de Diamond v. Chakrabarty, a Suprema Corte manteve a patente de uma bactéria que havia sido geneticamente modificada para consumir petróleo, argumentando que a lei dos EUA permite patentes sobre “qualquer coisa sob o sol”. isso é feito pelo homem. O Escritório de Marcas e Patentes dos Estados Unidos (USPTO) observou que “uma patente sobre um gene cobre o gene isolado e purificado, mas não cobre o gene tal como ocorre na natureza”.

Também é possível, segundo a lei dos EUA, patentear uma cultivar, uma nova variedade de um organismo existente. A patente do feijão Enola (agora revogada) foi um exemplo desse tipo de patente. As leis de propriedade intelectual dos EUA também reconhecem os criadores de plantas; direitos sob a Lei de Proteção de Variedades Vegetais, 7 U.S.C. §§ 2321–2582.

Convenção sobre Diversidade Biológica

A Convenção sobre Diversidade Biológica (CDB) entrou em vigor em 1993. Assegurou direitos de controlo do acesso aos recursos genéticos para os países onde esses recursos estão localizados. Um dos objectivos da CDB é permitir que os países menos desenvolvidos beneficiem melhor dos seus recursos e conhecimentos tradicionais. De acordo com as regras da CDB, os bioprospectores são obrigados a obter consentimento informado para aceder a esses recursos e devem partilhar quaisquer benefícios com o país rico em biodiversidade. No entanto, alguns críticos acreditam que a CDB não conseguiu estabelecer regulamentos apropriados para prevenir a biopirataria. Outros afirmam que o principal problema é o fracasso dos governos nacionais em aprovar leis apropriadas que implementem as disposições da CDB. O Protocolo de Nagoya da CDB, que entrou em vigor em 2014, prevê regulamentações adicionais. A CDB foi ratificada, aderida ou aceite por 196 países e jurisdições em todo o mundo, com exceções que incluem a Santa Sé e os Estados Unidos.

Contratos de bioprospecção

Os requisitos para a bioprospecção estabelecidos pela CDB criaram um novo ramo do direito internacional de patentes e comércio, os contratos de bioprospecção. Os contratos de bioprospecção estabelecem as regras de partilha de benefícios entre investigadores e países, e podem trazer royalties para países menos desenvolvidos. No entanto, embora estes contratos se baseiem no consentimento prévio e informado e na compensação (ao contrário da biopirataria), todos os proprietários ou portadores de conhecimentos e recursos indígenas nem sempre são consultados ou compensados, pois seria difícil garantir que todos os indivíduos fossem incluídos. Por causa disso, alguns propuseram que as comunidades indígenas ou outras comunidades formassem um tipo de microgoverno representativo que negociaria com os pesquisadores a formação de contratos de forma que a comunidade se beneficiasse dos acordos. Contratos antiéticos de bioprospecção (diferentes dos éticos) podem ser vistos como uma nova forma de biopirataria.

Um exemplo de contrato de bioprospecção é o acordo entre Merck e INBio da Costa Rica.

Banco de dados de conhecimento tradicional

Devido a casos anteriores de biopirataria e para evitar novos casos, o governo da Índia converteu informações medicinais indianas tradicionais de manuscritos antigos e outros recursos em um recurso eletrônico; isso resultou na Biblioteca Digital do Conhecimento Tradicional em 2001. Os textos estão sendo gravados em Tamil, Sânscrito, Urdu, Persa e Árabe; disponibilizado aos escritórios de patentes em inglês, alemão, francês, japonês e espanhol. O objectivo é proteger o património da Índia de ser explorado por empresas estrangeiras. Centenas de posturas de ioga também são mantidas na coleção. A biblioteca também assinou acordos com os principais escritórios de patentes internacionais, como European Patent Office (EPO), United Kingdom Trademark & Patent Office (UKTPO) e o Escritório de Marcas e Patentes dos Estados Unidos para proteger o conhecimento tradicional da biopirataria, pois permite que examinadores de patentes em Escritórios Internacionais de Patentes acessem bancos de dados TKDL para fins de pesquisa e exame de patentes.

Bibliografia e recursos