Universidade Estadual de CampinasFaculdade de Engenharia de AlimentosDepartamento de Ciência de Alimentos

Produção em Escala Industrial de Peptídeos Bioativos de Grau Farmacêutico

Camilo Barroso Teixeira

Dra. Gabriela Alves Macedo(Bioquímica – DCA/FEA/Unicamp)

Introdução

• Efeitos colaterais dos fármacos tradicionais (ex:antibióticos);• Estudos apontando efeitos fisiológicos benéficos de peptídeos

presentes em alimentos;• Bioespecificidade, baixa toxicidade, obtidos de resíduos da

indústria de alimentos;• Produção feita por tecnologia de transgênicos recombinantes

e métodos sintéticos;• Produção por hidrólise enzimática de proteínas de resíduos da

indústria de alimentos como alternativa.

Peptídeos Bioativos

• Hidrolisados protéicos que podem induzir efeitos fisiológicos benéficos;

• Os fragmentos não apresentam mesma atividade que a proteína;

• Pode ser hidrolisado in vitro ou in vivo;• Atividade antimicrobiana, antihipertensiva,

citomodulatória, imunomodulatório;

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Processo

Mais viáveis econom.

Matéria-prima

• Proteínas de Alimentos;• Resíduos agroindustriais (pele de peixe, ossos,

resíduos de grãos);• Enzimas: proteases vegetais, animais e microbianas;• Bacillus sp., Bifidobacterium, Bactérias láticas;• Menor custo de cultivo e menor tempo de síntese;

maior facilidade de extração e purificação;• Bactérias láticas: endopeptidases, aminopeptidases,

tripeptidases e dipeptidases;

Hidrólise Protéica

• Hidrólise enzimática in vivo e in vitro; fermentação microbiana in situ;

• Enzimas imobilizadas: redução do custo de catalisador;

• Processos contínuos: maior eficiência e menor custo de produção;

• Utilização de sistemas combinados de reação e purificação (Ex: reatores de membrana de ultrafiltração)

Fermentação Microbiana in situ

• Influências dos parâmetros de crescimento (condições do inóculo e do meio de fermentação);

• Expressão de genes transcritos das enzimas é controlada pela concentração de peptídeos no meio;

• Tem melhor expressão em meios sintéticos;• Maior custo de purificação;

Reator de Membrana

Purificação dos Compostos

Purificação

• Ultrafiltração, cromatografia de troca iônica, Filtração em gel e Cromatografia Líquida;

• Processos muito caros para Escala Industrial; • Purificação representa 70% do custo de capital

e de operação;• Eletrofiltração por Membrana:• Otimizar transf. Massa: Tipo de membrana,

intensidade do campo elétrico, concentração de hidrolisado

Cromatografia Eletroforese

Ultrafiltração

Avaliação da Estrutura e Análise dos Compostos

• Análise da sequência de aminoácidos e propriedades físicas são usadas para predição dos efeitos fisiológicos;

• Ex: Antimicrobianos são curtos, hidrofóbicos e catiônicos;

• Inibidores de enz. De conversão de Angiotensina tem resíduo de prolina;

• Propriedade funcional determinada pela estrutura 3D;

• Métodos: Cristalografia de raio-X; espectroscopia de massa; RMN

• Métodos que quantificam a relação entre estrutura e atividade (QSAR): Robbeta, PepLook, PEPstr.

Bioinformática

• Conhecimento do efeito estrutura-atividade biológica;

• Desenvolver e projetar peptídeos e simulação de modelos preditivos;

• Bancos de dados: seleção de proteínas/enzimas, reação de hidrólise e caracterização;

• Modelo de predição relação Estrutura-Atividade usada para identificar a potência de inibidores de enzimas conversoras de Angiotensina 1 (ACE);

Ciclo de Desenvolvimento de Fármacos

• Ciclo de Desenvolvimento: Descoberta e Desenvolvimento de Pesquisa; Revisão Regulatória e Aprovação; Comercialização.

• 10-12 anos entre a descoberta e a comercialização do fármaco;

• Órgãos reguladores menos tolerantes: risco de segurança e efetividade fisiológica dos fármacos;

• Peptídeos como solução: mais seguros, menor acúmulo nos tecidos;

• Desafios: Baixa solubilidade e dificuldade no transporte e entrega; Baixa estabilidade e Risco de efeitos desconhecidos;

• As características físicas responsáveis pela bioatividade também são pela solubilidade e permeabilidade da membrana

• Encapsulamento: polímeros , lipossomos