Dominar os poderes do veneno pode dar origem a novas terapêuticas

Os cientistas estão a estudar as substâncias tóxicas da natureza para aprender como funcionam os seus componentes moleculares – algo que pode desvendar o caminho para novos analgésicos e tratamentos de doenças.

Por Elizabeth Landau
Publicado 10/09/2021, 12:08
Cauda de um escorpião com veneno

Os cientistas recolhem o veneno de um escorpião aplicando um ligeiro choque elétrico na articulação da cauda para retirar o veneno do ferrão. O estudo dos componentes químicos de diferentes tipos de veneno pode levar a novos tratamentos médicos.

Fotografia de David Guttenfelder, National Geographic

Sam Robinson teve o seu primeiro encontro doloroso com a chamada árvore gigante durante uma caminhada por uma floresta tropical em 2018. Sam deparou-se com a Dendrocnide excelsa no Parque Nacional de Main Range da Austrália e tocou na pilosidade da árvore com a mão esquerda para ver se a picada era tão assustadora quanto diziam.

“Parece que é tão dolorosa quanto diziam”, diz Sam com uma gargalhada. “Foi realmente chocante sentir aquele nível de dor vindo de uma planta.”

A “dor intensa e penetrante” subiu-lhe pelo braço esquerdo e atingiu-lhe o lado esquerdo do peito. Alguns meses depois, Sam tocou novamente no mesmo tipo de árvore, desta vez com a mão direita, e a picada atingiu apenas o lado direito do peito – sugerindo que a dor era localizada naquela área.

Sam Robinson, bolseiro de investigação do Instituto de Biociência Molecular da Universidade de Queensland, na Austrália, não sai à procura de encontros dolorosos na selva apenas por diversão – Sam também regista e publica nas redes sociais a sensação de cada picada. Este investigador faz parte de um grupo crescente de cientistas que estão convencidos de que existe um potencial médico inexplorado no cardápio de venenos da natureza.

Graças aos avanços tecnológicos feitos na última década, existem agora muitos dados sobre a forma como os diferentes venenos se comportam e afetam o corpo. Apesar de os venenos serem geralmente famosos por provocarem danos, esta investigação mostra que a química e os mecanismos dos venenos podem conduzir a novas terapias para tratar a dor, o cancro e muito mais.

Esquerda: Superior:

Mandë Holdford, professora de química no Hunter College e na Universidade City de Nova Iorque, estuda o poder terapêutico do veneno de caracol. Os caracóis Conus possuem um dos venenos mais letais do planeta.

Direita: Fundo:

Estes caracóis são atualmente usados para produzir o medicamento conhecido por Prialt, cuja administração requer uma injeção na coluna vertebral. Mandë está a tentar expandir a utilização do veneno para criar um medicamento para a dor que seja mais fácil de consumir, que não vicie e que funcione como uma alternativa aos opioides atualmente no mercado.

Fotografia de Robert Clark, National Geographic

Alguns medicamentos comprovados que são derivados de veneno já estão atualmente disponíveis para prescrição. Um dos primeiros medicamentos para a pressão arterial com aprovação para uso clínico, o Captoten (captopril), surgiu do estudo do veneno da Bothrops jararaca, uma jararaca cuja dentada faz descer a pressão arterial da sua presa. O medicamento Byetta (exenatida), que reduz os níveis de glicose no sangue de pacientes com diabetes tipo 2, foi desenvolvido a partir da saliva do monstro-de-gila, um lagarto venenoso nativo da América do Norte. E o veneno dos caracóis Conus inspirou o desenvolvimento do Prialt (ziconotida), um analgésico injetado no fluido espinal de um paciente.

Mas Sam Robinson e outros investigadores argumentam que ainda há muito mais trabalho que pode ser feito para transformar os químicos do veneno em medicamentos seguros e eficazes para os humanos.

O veneno “é o vilão e o herói”, diz Mandë Holford, professora adjunta de química no Hunter College e no Centro de Formação da Universidade City de Nova Iorque. Com um trabalho focado em caracóis venenosos, Mandë estuda a evolução dos venenos com o objetivo de decifrar a sua genética, ou a “Pedra de Roseta do veneno”.

“Se não conseguimos compreender a linguagem de como os genes do veneno evoluem e funcionam, então estamos só a olhar para a ponta do icebergue”, diz Mandë.

Classificar a dor – e desconstruir os seus mecanismos

Os cientistas que estudam criaturas venenosas acabam geralmente por ser picados, é um risco ocupacional, e alguns deles propuseram-se a documentar as sensações de alguns dos envenenamentos mais dolorosos do mundo. É um passatempo que tem um propósito – avaliar a dor de uma variedade de picadas permite aos investigadores comparar as diversas sensações, que é uma maneira de determinar quais são os componentes de diferentes venenos e como interagem com o sistema nervoso de variadas formas.

O entomologista Justin O. Schmidt, que agora está sediado no Instituto Biológico do Sudoeste, no Arizona, iniciou um projeto no final da década de 1970 que visava catalogar as experiências subjetivas de ser picado por todos os tipos de insetos, produzindo o famoso índice de dor por picada de Schmidt. O ferrão que o inspirou pertencia a uma enorme formiga vermelha chamada ceifeira da Flórida.

“Digamos que somos picados no braço”, diz Justin Schmidt sobre essa experiência. “Isso faz com que os nossos pelos fiquem todos eriçados, como acontece a um cão assustado.”

Esta reação invulgar despertou a sua curiosidade. “Foi isso que me fez realmente perceber que precisávamos de encontrar uma forma de comparar a dor provocada por um inseto com a de outro”, diz Justin. O seu livro, The Sting of the Wild, descreve picadas de 83 espécies e classifica a dor que provocam numa escala de 1 (ligeira) até 4 (agonizante).

Esquerda: Superior:

A árvore gigante australiana é comum nas florestas tropicais do leste da Austrália e pode atingir 40 metros de altura. No entanto, geralmente são as árvores mais pequenas com folhas junto ao solo que atraem as pessoas. A picada dolorosa desta árvore dura horas e alguns dos sintomas podem reaparecer algumas semanas depois.

Direita: Fundo:

A formiga buldogue australiana (Myrmecia simillima) tem uma picada manifestamente dolorosa. Uma equipa liderada por Sam Robinson publicou o primeiro estudo abrangente sobre o veneno desta formiga em 2018, um veneno que pode ajudar os investigadores a desenvolver novos analgésicos.

Fotografia de Sam Robinson

Sam Robinson, Explorador da National Geographic, começou a estudar veneno profissionalmente cerca de 40 anos depois de Justin Schmidt. Inspirado pelo índice de dor de Schmidt, Sam começou a classificar as suas picadas nas redes sociais usando os mesmos critérios. E também tem trabalhado para descodificar alguns dos venenos mais infames da natureza, colaborando recentemente em estudos sobre a árvore gigante australiana, lagartas limacodídeos e cobras-cuspideiras, entre outras criaturas.

Num dos estudos, Sam juntou-se a Justin no Arizona para recolher formigas-veludo, que na verdade são vespas de cores vivas e corpos peludos que não têm asas. Com o apelido de “assassinas de vacas”, estas vespas têm uma picada que Sam descreve no Twitter como “crescente, pulsante e cortante, passa da comichão para o inchaço”. Justin é ainda mais detalhado no seu livro: “Explosiva e duradoura, parecemos loucos a gritar. Parece o óleo quente da frigideira a derramar sobre a nossa mão.” Ambos os investigadores atribuem a esta picada uma nota de 3 a 4 na escala de dor.

Sam, Justin e os seus colaboradores publicaram o primeiro relato detalhado sobre a composição e função do veneno da formiga-veludo em fevereiro. A equipa descobriu que este veneno perturba as membranas celulares, permitindo que partículas carregadas chamadas iões passem de um lado para outro através de uma estrutura semelhante a um portão, ou canal iónico. As moléculas do veneno atacam o canal iónico ligando-se a ele, mantendo-o aberto quando este devia estar fechado, enviando um sinal de dor para o cérebro.

Ao compreender o funcionamento de venenos como este, os cientistas podem criar novos medicamentos que têm como alvo os mesmos recetores, mas aliviando a dor em vez de a provocar.

Árvores venenosas e tratamentos para o cancro

A chamada árvore gigante é outro exemplo de como o veneno na natureza pode conter pistas sobre os mecanismos celulares da dor. Ao contrário da picada da formiga-veludo, a dor gradual provocada pela Dendrocnida excelsa pode reaparecer em baixas temperaturas, mesmo horas depois de ter desaparecido naturalmente. “Se colocarmos água fria sobre essa zona, a dor regressa diretamente à sua intensidade original”, diz Sam por experiência própria.

Alguns quimioterápicos também provocam este efeito, chamado alodinia, que cria desconforto para os pacientes com cancro que tomam estes medicamentos – se a sua pele entrar em contacto com objetos frios.

“Portanto, se conseguirmos descobrir como é a toxina desta árvore e como funciona, talvez isso nos informe sobre o mecanismo responsável pela alodinia”, diz Sam, “e talvez consigamos descobrir uma forma racional de a evitar”.

Zoltan Takacs, explorador da National Geographic, coloca um escorpião num frasco para o transportar da selva para um acampamento no Parque Nacional Chu Yang Sin, no Vietname. Zoltan e investigadores vietnamitas estavam neste parque à procura de escorpiões venenosos, cobras, caracóis, sapos e aranhas para extrair toxinas mortais e usá-las para o estudo de novos analgésicos e medicamentos que podem salvar vidas.

Fotografia de David Guttenfelder, National Geographic

Para estudar estas árvores estranhas, um dos colegas de Sam levou sementes de Dendrocnide excelsa das florestas tropicais do norte de Queensland e cultivou-as no seu laboratório. Os cientistas rasparam alguns dos pelos venenosos – que podem ter até sete ou oito milímetros de comprimento – e extraíram o veneno. (Alguns dos cientistas até adotaram as árvores para os seus quintais).

As investigações preliminares sugerem que a toxina desta espécie de árvore venenosa atua de forma semelhante à de um escorpião ou tarântula. A equipa também descobriu que a toxina tem como alvo um canal iónico chamado canal de sódio que é controlado por voltagem – encontra-se em todas as células nervosas do reino animal. Irina Vetter e Thomas Durek, colegas de Sam na Universidade de Queensland, estão atualmente a realizar mais estudos sobre a forma como a picada desta árvore produz alodinia.

“Tudo o que posso dizer é que é uma coisa surpreendentemente complexa, mas estamos a fazer progressos”, diz Sam por email.

A química de diferentes venenos também pode fornecer uma ferramenta para combater o cancro diretamente. Os peptídeos do veneno, que são cadeias curtas de aminoácidos, manipulam os sinais celulares visando recetores específicos. Isto significa que alguns componentes do veneno podem conseguir desligar a produção de células tumorais, deixando as células saudáveis em paz.

No Reino Unido, Carol Trim, professora na Universidade Christchurch, e Danielle McCullough, sua estudante de doutoramento, têm investigado uma proteína que se encontra em determinadas células cancerígenas – chamada recetor do fator de crescimento epidérmico – e a forma como os venenos de cobras, escorpiões e tarântulas conseguem bloquear a atividade desse recetor. Em Nova Iorque, Mandë Holford está a trabalhar na caracterização dos peptídeos do veneno de caracol com o objetivo de desenvolver novas terapias para o cancro e gestão da dor.

Mandë também está a tentar decifrar a genética do veneno através do crescimento de mini-glândulas, ou organoides, a partir de células-tronco. Outros investigadores tiveram recentemente sucesso no crescimento de glândulas de veneno de cobra, mas Mandë está concentrada em modelar os órgãos produtores de veneno dos caracóis. O objetivo é criar uma biblioteca modelo de glândulas de veneno para estudar a genética destes organoides cultivados em laboratório.

“O que os organoides nos vão permitir fazer, para além de aprendermos a sua linguagem, é manipular essa linguagem”, diz Mandë, que também fundou uma empresa de tecnologia educacional chamada Killer Snails. “E depois teremos um controlo muito mais poderoso sobre o que os peptídeos de veneno podem fazer por nós.”

Um dos principais desafios reside no facto de muitos dos medicamentos existentes à base de peptídeos de veneno precisarem de ser injetadas, porque a maioria dos peptídeos decompõe-se no sistema digestivo. Para desenvolver um comprimido à base de veneno, o medicamento precisa de resistir à sua decomposição no intestino ou no fígado, mas ainda assim dissolver-se na corrente sanguínea, diz Steve Trim, cientista farmacêutico, fundador da empresa Venomtech Ltd. no Reino Unido e marido de Carol Trim.

Isto significa uma reengenharia dos próprios peptídeos – “uma linha de investigação que, para mim, é uma ciência nova e empolgante”, diz Steve.

Apesar de todos os avanços tecnológicos feitos na ciência do veneno, Mandë Holford nunca se esquece do facto de que todo este trabalho depende da imitação e manipulação de coisas que a natureza já tinha inventado.

“Os animais estão a mostrar-nos o caminho e estão a mostrar-nos o caminho com ferramentas que sabemos que funcionam”, diz Mandë. “A questão para nós é descobrir como funcionam.”
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

Continuar a Ler

Descubra Nat Geo

  • Animais
  • Meio Ambiente
  • História
  • Ciência
  • Viagem e aventuras
  • Fotografia
  • Espaço
  • Vídeos

Sobre nós

Inscrição

  • Revista
  • Registrar
  • Disney+

Siga-nos

Copyright © 1996-2015 National Geographic Society. Copyright © 2015-2017 National Geographic Partners, LLC. Todos os direitos reservados