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Publicado em: 21 de maio de 2020 - Ás: 02:23 - Categorias: Ciências> Destaque> Saúde.

Insights da nanomedicina para a eficácia do cloroquina contra o COVID-19

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Cloroquina – um medicamento aprovado para a malária – é conhecida em pesquisas de nanomedicina para a investigação da absorção de nanopartículas nas células, e pode ter potencial para o tratamento do COVID-19.

Recentes ensaios clínicos multicêntrais1 e estudos de cultura celular2 sugerem que a droga de malária de 70 anos, cloroquina, pode potencialmente apresentar eficácia terapêutica contra o COVID-19 (doença do vírus corona 2019), uma infecção viral que se espalha rapidamente que pode causar morte induzida por pneumonia em aproximadamente 2,5% dos indivíduos infectados1,3. Com base nos resultados preliminares do ensaio clínico, a cloroquina foi incluída nas diretrizes federais para o tratamento do COVID-19 na República Popular da China. No entanto, deve-se ter cautela ao fazer interpretações prematuras, uma vez que os ensaios clínicos ainda estão em andamento e os dados provisórios do ensaio ainda não foram disponibilizados. Dada a atual falta de uma vacina aprovada e eficaz para coronavirus de síndrome respiratória aguda grave 2 (SARS-CoV-2)1, o vírus causador do COVID-19, é importante avaliar potenciais efeitos profiláticos e/ou terapêuticos de medicamentos que são clinicamente aprovados para outras indicações. Cloroquina e sua derivado, hidroxicloroquina, têm uma longa história como medicamentos seguros e baratos para uso como medidas profiláticas em regiões endêmicas da malária e como tratamentos diários para doenças autoimunes com o efeito colateral mais comum sendo danos oculares após o uso a longo prazo4. Embora estudos anteriores tenham revelado que cloroquina tem atividade terapêutica contra vírus5, incluindo coronavírus humano OC43 em modelos animais6 e SARS-CoV em estudos de cultura celular7, os mecanismos antivirais de cloroquina permanecem especulativos. Cloroquina tem sido usada no campo da nanomedicina para a investigação da absorção de nanopartículas nas células, e, portanto, insights de interações de nanopartículas sintéticas com células na presença de cloroquina podem revelar mecanismos que estão ativos em estágios iniciais antes da replicação viral. Especificamente, estudos de nanomedicina podem fornecer pistas sobre alterações induzidas por cloroquina da captação celular SARS-CoV-2.

Mecanismos de ação cloroquina

Os mecanismos precisos através dos quais a cloroquina pode atuar para atenuar as infecções sars-CoV-2 são de interesse considerável, pois essas informações podem ser valiosas para identificar novos candidatos profiláticos e terapêuticos. Cloroquina é uma base fraca que fica presa em organelas de pH baixas, interferindo na acidificação deles5. Nos parasitas causadores do plasmodium da malária, a cloroquina se acumula no vacúolo digestivo onde se pensa para prevenir a desintoxicação do heme dependente do pH, que é produzido após o consumo parasitário de hemoglobina para obter aminoácidos livres8. Esse efeito seqüeretatambém também é aparente nas células dos mamíferos, nas quais o tratamento com cloroquina leva a um aumento no pH lysossomal. Especulações sobre efeitos antivirais induzidos por cloroquina incluem inibição da fusão/replicação viral dependente do pH e prevenção de glicoproteína de envelope viral, bem como glicosilação da proteína receptora hospedeira5. A cloroquina também pode inibir a montagem de virion em estruturas intermediárias endoplasmáticas retículo-Golgi (ERGIC). Além disso, é provável que a cloroquina exiba efeitos hospedeiros, independenteda ação viral direta, atenuando a expressão de fatores pró-inflamatórios e receptores5 que pode induzir síndrome de angústia respiratória aguda, que é a principal responsável pela mortalidade associada ao coronavírus3.

Cloroquina inibe a endocitose de nanopartículas

Foi demonstrado que a cloroquina é um inibidor de amplo espectro da endocitose nanopartícula por macrófagos residentes. Portanto, a cloroquina diminui o acúmulo de nanopartículas sintéticas de vários tamanhos (14-2.600 nm) e formas (esféricas e discoidais) em linhas celulares, bem como no sistema de fagócitos mononucleares de camundongos em resposta a doses clinicamente relevantes de cloroquina9,10. Estudos mecanísticos revelaram que a cloroquina reduz a expressão da proteína de montagem da clatrina de ligação fosphatidylinositol (PICALM), uma das três proteínas mais abundantes em poços revestidos com clatrina10. PICALM é um adaptador de clatrana que detecta e impulsiona a curvatura da membrana, regulando assim a taxa de endocitose11. O esgotamento do PICALM já foi demonstrado anteriormente para inibir a endocitose mediada pela clatina11, que é um caminho predominante para a internalização de nanopartículas sintéticas10. Notavelmente, os níveis proteicos de clatrina e proteína adaptadora de clatrina 2 (AP2) foram inalterados em macrófagos tratados com cloroquina10, indicando efeitos específicos do PICALM, em oposição a uma redução geral das proteínas associadas à endocitose dependente da clatina. Comparado com a cloropromazina (um conhecido inibidor de endocitose dependente da clatrina), a cloroquina foi mais eficaz na prevenção da absorção de nanopartículas em macrófagos10, sugerindo que podem estar envolvidos mecanismos adicionais além da supressão da internalização mediada pela clatina. Também é concebível que o PICALM possa desempenhar um papel secundário na absorção de nanopartículas não mediadas por clatina. Além disso, a cloroquina é conhecida por prevenir a acidificação lisômica, dificultando assim a fusão com vesículas endocíticas4. A prevenção da fusão lysosome provavelmente interferirá no tráfico endóctico a montante, causando um cenário de “engarrafamento” que bloqueia o transporte efetivo de carga para e da membrana celular9.

Efeitos potenciais da cloroquina no SARS-CoV-2

SARS-CoV-2 está dentro da mesma faixa de tamanho (60-140 nm) e forma (esférica)3 como comumente estudado nanopartículas sintéticas12,13. Portanto, é possível que um dos mecanismos responsáveis pelos efeitos mediados por cloroquina contra o SARS-CoV-2 seja uma diminuição geral da capacidade das células de realizar em tetina mediada por estruturas nanodimensionadas devido à supressão picalm (Fig. 1). Outros Coronaviridae são conhecidos por entrar em células hospedeiras através de endocitose mediada por receptores, embora a fusão direta com a membrana plasmática também tenha sido relatada. Por exemplo, o vírus SARS-CoV identificado em 2003 e o coronavírus humano NL63 (HCoV-NL63) identificado em 2004 ligam-se ao receptor da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2), desencadeando a entrada celular orientada pela endocitose14,15. Tanto os mecanismos de endocitose independentes de clatina e clatrina/caveolae foram descritos para a entrada de SARS-CoV em células humanas16,17. SARS-CoV-2 pode usar mecanismos similares mediados por ACE2 de entrada de células18.

Fig. 1: Mecanismo potencial pelo qual a cloroquina exerce efeitos terapêuticos contra o COVID-19.
figure1

O mecanismo proposto envolve a supressão induzida por cloroquina do PICALM, que previne a endocitose mediada pelo SARS-CoV-2.

Além disso, a prevenção induzida por cloroquina da fusão endossômica-lysossome provavelmente interferirá no tráfico endocótico geral, como a reciclagem do receptor de membrana, que se acredita ser necessária para a entrada celular SARS-CoV-2. No entanto, estudos anteriores revelaram que a cloroquina tem atividade terapêutica contra o SARS-CoV na cultura celular, mas não altera os níveis de superfície celular de ACE27. Além disso, as doses terapêuticas de cloroquina não alteraram substancialmente a biossíntese ou glicosilação da glicoproteína de pico SARS-CoV7. Pelo contrário, a glicosilação terminal do receptor ACE2 foi prejudicada, o que pode afetar a ligação viral7. Cloroquina tem sido mostrado para exibir atividade anti-SARS-CoV na cultura celular mesmo quando administrado após a captação viral7, sugerindo que múltiplos mecanismos benéficos podem estar envolvidos. Ao entrar nas células via endocitose, a proteína de espigão na superfície do virion deve ser retalhada por proteases endossômicas residentes, como as cathepsinas, que são ativadas após a acidificação do endossômico. Este decote induz uma mudança conformal na proteína de espigão que une o envelope viral e a membrana endossômica para permitir a fusão. A inibição induzida por cloroquina da acidificação endossômica provavelmente alterará este evento de fusão, paralisando o vírus em endóssomos.

Estudos futuros para avaliar o potencial de (hidroxi)cloroquina contra covid-19

No caso de que os dados de ensaios clínicos verificam os achados iniciais da atividade cloroquina em pacientes covid-191, novos estudos serão necessários para compreender os protocolos clínicos profiláticos e/ou terapêuticos mais ideais no que diz respeito, por exemplo, à população de pacientes, ao estágio da doença e à dosagem. Além disso, estudos de comparação devem ser feitos entre cloroquina e hidroxicloroquina, uma vez que este último é considerado com um perfil de segurança melhor e recentemente mostrou-se ter efeitos anti-SARS-CoV-2 semelhantes na cultura celular19,20. Além disso, estudos pré-clínicos serão valiosos para determinar ainda mais os mecanismos anti-SARS-CoV-2 mediados por cloroquina, incluindo a supressão da endocitose nas células hospedeiras. Virions pseudodigitados com o pico SARS-CoV-2 seriam benéficos para avaliar os requisitos de entrada celular em um sistema simplificado, e estudos de imunofluorescência poderiam identificar a localização virion em células tratadas por drogas. No entanto, deve-se ter cuidado para evitar interpretações prematuras de achados pré-clínicos e clínicos. De fato, a cloroquina mostrou atividade terapêutica contra o vírus Ebola na cultura celular, mas estudos em animais revelaram resultados conflitantes21,22. Além disso, no caso do vírus chikungunya, a cloroquina apresentou efeitos benéficos in vitro, infecção exacerbada em modelos animais e não teve efeitos terapêuticos, ao mesmo tempo em que aumentou o risco de artralgia em estudo clínico23.

Outros fármacos clinicamente aprovados estão sendo considerados como terapêuticos COVID-19, incluindo inibidores de protease do vírus da imunodeficiência humana (HIV), como ritonavir e lopinavir. No entanto, o HIV e o SARS-CoV-2 possuem proteases distintas, colocando em questão a especificidade e utilidade de tais medicamentos no tratamento do COVID-19. Agentes terapêuticos que visam vias de acolhimento ou mecanismos virais que são compartilhados entre múltiplas espécies virais (por exemplo, entrada celular ou replicação do genoma do RNA) são opções mais viáveis para agentes virais causais que não foram totalmente caracterizados. Cloroquina representa um potencial exemplo de amplo espectro de inibição da entrada de células virais, enquanto o remdesivir, uma droga investigativa que foi originalmente desenvolvida para a doença do vírus ebola, representa um exemplo de um inibidor de polimerase de RNA de amplo espectro.

Há um otimismo cauteloso de que (hidroxi)cloroquina possa ter efeitos profiláticos e/ou terapêuticos contra o COVID-19, e compreender os mecanismos pelos quais essas drogas afetam o SARS-CoV-2 seria fundamental para otimizar e desenvolver estratégias preventivas e terapêuticas.

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Agradecimentos

Reconhecemos o financiamento na área de namomedicina para pesquisa de doenças infecciosas das seguintes fontes: o Departamento de Defesa sob o número de premiação DODW8IXWH1910926 (T.Y.H.) e os Institutos Nacionais de Saúde sob os números de premiação R01HD090927 (T.Y.H.), R01AI12293 2 (T.Y.H.), R01AI113725 (T.Y.H.), R21AI126361 (T.Y.H.), R21EB026347 (T.Y.H.) e R21AI52318 (J.W.). O conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não necessariamente representa a opinião oficial das agências de fomento.

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Correspondência para Tony Y. Hu ou Matthew Frieman ou Joy Wolfram.

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Hu, T.Y., Frieman, M. & Wolfram, J. Insights da nanomedicina para a eficácia do cloroquina contra o COVID-19. Nat. Nanotechnol. 15, 247-249 (2020). https://doi.org/10.1038/s41565-020-0674-9

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Fonte: Revista Nature, 23 de Março

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