Carlos Alberto Montanari.

Ciclo de Conferências, Palestras e Seminários que discute o futuro da química.

O presente surto mundial do coronavírus com pandemia declarada pela Organização Mundial da Saúde (OMS) começa a assolar em terras brasileiras. Essa pandemia instou-nos a iniciar um projeto emergencial na busca de novos inibidores de proteases da principal protease do coronavírus (SARS-CoV-2 3CL Mpro) como agentes antivirais de ação sobre o coronavírus. Vários inibidores de cisteíno proteases (CPs) em desenvolvimento em nosso grupo têm similaridade 60-70% na protease SARS 3C do coronavírus (CHEMBL3927), diretamente no coronavírus SARS (CHEMBL612575) e também em coronavírus de felino (CHEMBL612744). Principalmente, nossos inibidores são similares aos novos inibidores de SARS-CoV-2 3CL Mpro [1, 2]. Dessa forma, vamos, inicialmente, testar todo o banco de dados do NEQUIMED/IQSC/USP em ensaios fenotípicos que serão realizados no Instituto de Ciências Biomédicas, ICB/USP. Concomitantemente, vamos modificar as estruturas dos nossos inibidores de CPs para melhorar o percentual de similaridade aos melhores inibidores conhecidos e para os quais buscaremos evidências de ação sobre o coronavírus disseminado no Brasil. Além disso vamos, imediatamente, empregar nossas ferramentas de inteligência artificial com aprendizado de máquinas para selecionar candidatos a testes dentre os fármacos atualmente na terapêutica, fármacos experimentais e investigacionais e aqueles candidatos a fármacos que estão em fases clínicas.

O presente surto mundial do coronavirus com pandemia declarada pela Organização Mundial da Saúde (OMS) começa a assolar em terras brasileiras. Essa pandemia instou-nos a iniciar um projeto emergencial na busca de novos inibidores de proteases da principal protease do coronavirus (SARS Cov-2 Mpro) como agentes antivirais de ação sobre o coronavirus. Vários inibidores de cisteíno proteases (CPs) em desenvolvimento em nosso grupo têm similaridade 60-70% na protease SARS 3C do coronavírus (CHEMBL3927), diretamente no coronavirus SARS (CHEMBL612575) e também em coronavirus de felino (CHEMBL612744). Principalmente, nossos inibidores são similares aos novos inibidores de SARS Cov-2 Mpro [1, 2]. Dessa forma, vamos, inicialmente, testar todo o banco de dados do NEQUIMED/IQSC/USP em ensaios fenotípicos que serão realizados no Instituto de Ciências Biomédicas, ICB/USP. Concomitantemente, vamos modificar as estruturas dos nossos inibidores de CPs para melhorar o percentual de similaridade aos melhores inibidores conhecidos e para os quais buscaremos evidências de ação sobre o coronavirus disseminado no Brasil. Além disso vamos, imediatamente, empregar nossas ferramentas de inteligência artificial com aprendizado de máquinas para selecionar candidatos a testes dentre os fármacos atualmente na terapêutica, fármacos experimentais e investigacionais e aqueles candidatos a fármacos que estão em fases clínicas.

Todos os compostos sintetizados no NEQUIMED, financiados pela FAPESP através dos Processos 2011/01893-3, 2011/20572-3 e 2008/04127-7, foram ativos contra a cruzaína em concentrações de baixo-micromolar até sub-micromolar, sendo o composto mais potente o Nequimed409 (Neq409) que inibiu a enzima com um IC50 igual 1,89 ± 0,11 µM (pIC50 = 5,7). Além disso, também pela primeira vez, esses compostos apresentaram atividade tripanossomicida contra a forma infetiva tripomastigota/amastigota da cepa Tulahuen lacZ em concentrações menores que 50 µM, sendo que o composto protótipo Neq409 é um agente tripanossomicida (dependência concentração-resposta) com valor de IC50 igual a 2,7 ± 0,3 µM (pIC50 = 5,6) contra a forma amastigota da mesma cepa. O Neq409 é mais potente que o fármaco benzonidazol (BZ) que foi usado como controle (pIC50 = 4,6) e apresenta citotoxicidade em baço de camundongos > 500 µM (valor comparável ao do BZ que é > 500 µM). As dipeptidil-nitrilas estudadas apresentam características de compostos matrizes que podem ser otimizadas para candidatos a fármacos: T. cruzi pIC50 > 5 (pIC50(Neq409) = 5,6) com SI > 10 (razão SI = IC50(cito)/IC50(T. cruzi) = 185, BZ = 20,6); PFI < 8 (PFINeq409 = 3,7); # anéis Ar < 5 e MW < 500 Da. Proposta deste projeto: otimizar os compostos matrizes para candidatos a fármacos tripanossomicidas.

1. Caracterizar as propriedades responsáveis pela definição da reversibilidade em CPB Leishmania spp usando warheads&#10;2. Caracterizar as propriedades de reconhecimento não covalentes do sítio ativo da CPB de Leishmania. spp &#10;3. Combinar informações de 1 e 2 como base para propor novos inibidores de Leishmania spp&#10;4. Usar inibidores da cruzaína existentes in-house e modula-los para CPB de Leishmania spp

CHAMADA DE PROJETOS MEC/MCTI/CAPES/CNPQ/FAPS - BOLSA PESQUISADOR VISITANTE ESPECIAL - PVE 2014

O presente projeto envolve o estudo in silico, in vitro e in vivo de&#10;inibidores enzimaticos visando a otimizacao de ligantes candidatos a farmacos&#10;para o tratamento da doenca de Chagas. A identificacao de novos inibidores das&#10;enzimas gliceraldeido-3-fosfato desidrogenase (TcGAPDH, EC 1.2.1.12),&#10;diidrooratato desidrogenase (TcDHODH, EC 1.3.99.11) e cruzaina (EC&#10;3.4.22.51) de Trypanosoma cruzi realizada em projetos anteriores, levou a&#10;descoberta de substancias quimicas bioativas contra esses alvos e tambem&#10;contra as duas formas infectivas do T. cruzi ? tripomastigota e amastigota. A&#10;identificacao de novos inibidores enzimaticos que tambem inibem as celulas que&#10;contem os alvos biomacromoleculares foi uma etapa muito importante&#10;desenvolvida. Os inibidores descobertos tem baixa massa molecular e elevada&#10;eficiencia de ligante, que os qualifica para a fase de otimizacao. O uso de&#10;tecnologias integradas para a otimizacao de compostos compreendera o&#10;refinamento do ensaio virtual de alta capacidade baseado na estrutura dos alvos&#10;biologicos (SBVS) associados a ensaios biocalorimetricos, ensaios celulares&#10;contra as duas formas infectivas tripo- e amastigota e ensaios in vivo para a&#10;confirmacao da atividade tripanossomicida. Os processos de busca exaustiva e&#10;consensual serao utilizados com base nos ligantes in house ja identificados cujas&#10;propriedades farmacocineticas e farmacodinamicas qualificadas desde a etapa&#10;inicial de identificacao dos inibidores enzimaticos serao agora otimizadas para a&#10;realizacao de estudos de relacoes estrutura-atividade (SAR).&#10;A otimizacao dos inibidores enzimaticos com atividade reconhecida em&#10;celulas, visa a agregacao de valores aos compostos mais promissores para&#10;melhorar a eficacia, diminuir a toxicidade, e aumentar a absorcao. As principais&#10;tecnologias para a otimizacao necessarias para incorporar as melhores&#10;caracteristicas de candidatos a farmacos.&#10;Processo 2011/01893-3&#10;Vigência 01/06/2011 a 31/05/2013

Há um grande interesse no desenvolvimento de novos agentes tripanossomicidas com impacto potencial no tratamento de indivíduos que sofrem da doença de Chagas. Estudos que objetivam o entendimento das bases moleculares da ação farmacológica de flavonóides ativos contra a enzima gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase de Trypamosoma cruzi (TcGAPDH), bem como contra a forma tripomastigota desse tripanossomatídeo estão sendo realizados em nosso grupo. Os trabalhos previamente realizados no Laboratório de Modelagem Molecular e Planejamento de Fármacos do grupo de Química Medicinal do IQSC foram importantes na identificação do flavonóide tilirosídeo como inibidor da TcGAPDH. A sua identificação deu-se essencialmente através do planejamento baseado na estrutura 3D da TcGAPDH. Os ensaios espectrofométricos e calorimétricos frente à TcGAPDH monstraram que o tilirosídeo inibe a enzima nas concentrações de 46 mM (IC50) e 25 mM (Ki), respectivamente. O ensaio do tilirosídeo contra a forma tripomastigota da cepa Y (resistente) do T. cruzi foi positivo e o valor de IC50 foi de 770 mM. Embora elevado para os padrões da WHO, o benzonidazol (único fármaco em uso para o tratamento da doença de Chagas) foi ativo na potência de 400 mM. Com uma relação de concentração hipotética mM ® mM estabelecida, estes resultados sugerem que derivados do tilirosídeo sejam racionalmente sintetizados com o objetivo de aprimorar os requisitos moleculares essenciais para a interação com a TcGAPDH. Neste projeto, tendo como base a estrutura tilirosídeo-TcGAPDH, será realizada uma análise combinatória de otimização da estrutura do tilirosídeo. Os derivados identificados com bom ajuste ao sítio da enzima serão sintetizados e testados contra a TcGAPDH. A procura por bioisósteros cujos fragmentos ajustem-se à forma, química e natureza eletrostática do tilirosídeo também será realizada. Os novos inibidores da TcGAPDH serão então testados contra as formas infectivas do T. cruzi. Estudos de relações estrutura-ati

Projeto INCT-if coordenado pelo Prof. Ivan da Rocha Pitta

As estruturas das enzimas gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase glicossomais (gGAPDH) dos parasitos tripanosomatídeos Leishmania mexicana e Trypanosoma cruzi foram determinadas por cristalografia de raios X. Eles são os agentes causativos de várias doenças conhecidas coletivamente como leishmanioses e Chagas, respectivamente. Essas enzimas têm elevado grau de identidade mútua e são alvos importantes de substâncias tripanosomicidas. Há diferenças significativas entre elas e a GAPDH de humanos. A busca de novas substâncias tripanosomicidas potenciais será realizada através (i) do planejamento baseado nas estruturas desses alvos biomacromoleculares e de ligantes; (ii) da modificação molecular de compostos selecionados; (iii) do ensaio de coleções dirigidas de compostos por espectrometria de massas; (iv) da determinação experimental do coeficiente de partição, P, como parâmetro descritivo da permeabilidade por cromatografia líquida em fase reversa (v) dos estudos das interações ligantes-enzimas alvo por biocalorimetria. Modelos in silico que incluam propriedades farmacocinéticas serão usados para entender as razões do transporte passivo de substâncias químicas bioativas e assim descrever, particularmente, os fenômenos de absorção. A integração dos métodos experimentais e computacionais para a obtenção de informações de natureza farmacocinética e farmacodinâmica será realizada dentro dos conceitos modernos da química medicinal.

Os métodos computacionais associados aos experimentais são usados para o planejamento de novas substâncias químicas bioativas. O uso de computadores para a determinação de relações estrutura atividade e estrutura propriedade é correntemente empregado. As determinações experimentais de fenômenos de partição e de atividade farmacológica são realizadas através da RP-HPLC e calorimetria biológica.

QSAR, QSAR 3D, modelagem molecular, síntese.

O coeficiente de partição determinado através de cromatografia líquida de alta eficiência em fase reversa usando colunas empacotadas com materiais químicos e biomateriais é determinada para substâncias com atividade farmacológica.

Métodos em quimioinformártica são usados para o planejamento de substâncias químicas ativas contra a enzima GAPDH, de Trypanosoma cruzi, o agente causador da Doença de Chagas. Substâncias de origem natural e sintética são usadas no planejamento baseado em relações estrutura-atividade e estrutura-propriedade. A otimização das propriedades farmacodinâmicas e farmacocinéticas das moléculas candidatas a ligante é realizada com o objetivo de agregar valores dessa ordem desde o início do projeto de busca de novas substâncias químicas bioativas.