Aplicações de proteínas naturais do SARS-CoV-2 circulante no Brasil para desenvolvimento de novas estratégias de diagnóstico para a COVID-19

Resumo

A COVID-19 representa uma pandemia sem precedentes e tende a se tornar endêmica e recorrente pelas características do vírus SARS-CoV-2 e suas mutações. Com aumento contínuo no número de casos em todo o mundo, a falta de vacinas ou tratamentos efetivos, o sistema de saúde é significativamente impactado pela alta demanda de recursos para diagnosticar e tratar pacientes. Para entender a infecção e combater a pandemia, é essencial a caracterização detalhada da estrutura primária das proteínas estruturais, de suas modificações pós-traducionais, interações e consequente antigenicidade. Os mecanismos fisiopatológicos e de virulência da SARS-CoV-2 vem sendo associados principalmente aos seus elementos estruturais, como a proteína Spike (S), proteína da membrana (M) e proteínas do envelope (E). Particularmente a glicoproteína S desempenha papel importante na ligação com o receptor ACE2, fusão e entrada do vírus da célula hospedeira, processos que dependem de modificações pós-traducionais específicas para promover a virulência. Essas características na proteína S e potencialmente em outras proteínas estruturais são mediadas pelas constantes mutações no RNA viral. Mutações e as consequentes modificações pós-traducionais resultantes também produzem sítios de clivagem e neoepitopos que têm aplicações imediatas para aprimorar a especificidade e a sensibilidade das abordagens de diagnóstico. Assim, buscamos explorar uma combinação de abordagens bioquímicas para inicialmente caracterizar proteínas estruturais e naturais do SARS-CoV-2, bem como suas interações com células hospedeiras. Após a identificação e seleção de regiões importantes nas proteínas estruturais do vírus, desenvolveremos padrões e agentes de afinidade e abordagens baseadas em espectrometria de massa para detectar e quantificar o vírus com alta sensibilidade e especificidade. Para viabilizar esse objetivo geral, propomos: i) caracterizar detalhadamente por espectrometria de massa as proteínas virais naturais obtida de amostras de pacientes e compará-las a proteínas recombinantes submetidas a modelos de infecção, com foco em possíveis mutações ou modificações pós-traducionais; ii) expressar e purificar domínios importantes das proteínas Spike (S), E (envelope) e M (membrana), de SARS-CoV-2; iii) identificar e sintetizar peptídeos que representam importantes regiões antigênicas e de interação com proteínas celulares do hospedeiro; iv) selecionar moléculas de afinidade do tipo nanocorpos ou anticorpos sintéticos de cadeia variável pesada, usando bibliotecas de fagos contra proteínas naturais, domínios expressos e peptídeos sintéticos selecionados; v) escalonar a produção de proteínas recombinantes, anticorpos sintéticos e peptídeos e conjugá-los com partículas para permitir ampla exploração de interações proteína-proteína, bem como plataformas de diagnóstico multiplex e ensaios rápidos para detecção do SARS-CoV-2. Certamente os desenvolvimentos deste projeto também podem ainda se traduzir em possíveis moléculas terapêuticas ou candidatas a vacina, com base em suas capacidades de neutralização da infecção celular ou alta associação com proteínas virais. Mais importante, com uma estratégia colaborativa desde o início do projeto, disponibilizaremos essas moléculas para iniciativas científicas paralelas focadas em diagnóstico, terapia ou vacinas contra COVID19, a fim de acelerar os desenvolvimentos tecnológicos nacionais e promover, pelo menos em parte, a independência do mercado internacional. Em resumo, com a combinação de conhecimento e tecnologia local e um conjunto importante de amostras clínicas, acreditamos que este esforço aumenta muito as chances de fornecer respostas rápidas e bem-sucedidas às demandas para diagnóstico de COVID19 em um momento de recursos limitados e de grande sofrimento no Brasil e em todo o mundo. (AU)