Cerca de 30 anos atrás, os pesquisadores descobriram duas moléculas incomuns no pólen do centeio que pareciam retardar o crescimento do tumor em estudos com animais. Apesar dos resultados promissores, a pesquisa chegou a um beco sem saída porque os cientistas não conseguiram determinar a estrutura tridimensional exata das moléculas.
Agora, os químicos da Northwestern University resolveram esse mistério de longa data. Ao construir as moléculas do zero em laboratório, eles confirmaram pela primeira vez as estruturas precisas dos secalosídeos A e B.
Com um modelo molecular preciso disponível, os pesquisadores podem agora investigar como esses compostos do pólen do centeio, um grão amplamente cultivado para grãos, interagem com o sistema imunológico. Este conhecimento pode eventualmente ajudar a orientar o desenvolvimento de novas abordagens para o tratamento do câncer.
Os resultados são publicados Jornal da Sociedade Química Americana.
“Em estudos preliminares, outros investigadores descobriram que o pólen do centeio pode ajudar a eliminar tumores em vários modelos animais através de algum mecanismo desconhecido e não tóxico”, disse Carl A. Scheidt, da Northwestern, que liderou o estudo. “Agora que confirmámos a estrutura destas moléculas, podemos encontrar o ingrediente activo – ou que parte da molécula está a funcionar. Este é um ponto de partida emocionante para fazer versões melhores destas moléculas que poderiam potencialmente informar a terapia do cancro.”
Scheidt é professor de química na Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern e professor (cortesia) de farmacologia na Northwestern University Feinberg School of Medicine. Ele também é membro do Chemistry of Life Processes Institute e do Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center da Northwestern University.
O papel da natureza na descoberta de medicamentos
Muitos medicamentos importantes têm as suas raízes na natureza. Os cientistas há muito pesquisam plantas, fungos e micróbios em busca de compostos que possam inspirar novos tratamentos.
A morfina, um poderoso analgésico, vem da papoula do ópio. O taxol, um importante medicamento quimioterápico, foi isolado pela primeira vez do teixo do Pacífico. As estatinas, que ajudam a diminuir o colesterol e o risco de doenças cardíacas, são derivadas de fungos.
“Os produtos naturais não são necessariamente medicamentos eficazes por si só, mas são excelentes pistas”, diz Scheidt. “Podemos encontrar inspiração em produtos naturais e usar a química para criar versões melhores que estão disponíveis por via oral, sobreviver ao metabolismo e atingir o alvo certo”.
O pólen de centeio pode finalmente entrar nessa lista. O extrato de pólen de centeio já é vendido como um suplemento dietético que muitas pessoas usam para apoiar a saúde da próstata. No entanto, os cientistas ainda não o desenvolveram como tratamento farmacêutico. Um grande obstáculo foi a falta de uma imagem clara da estrutura tridimensional das moléculas.
Resolvendo um quebra-cabeça molecular de uma década
As técnicas tradicionais, incluindo a espectroscopia avançada de ressonância magnética nuclear, não conseguiram determinar completamente como as partes centrais da molécula estavam organizadas. Como resultado, os cientistas passaram décadas debatendo entre dois modelos estruturais possíveis.
Ambas as versões contêm os mesmos átomos ligados da mesma maneira e compartilham a mesma forma geral. A diferença era que existia uma região crítica como uma imagem espelhada de cada modelo. Mesmo essa mudança subtil pode afectar dramaticamente a forma como uma molécula interage com alvos biológicos e se produz um efeito biológico.
“É como a sua mão”, disse Scheidt. “Eles são imagens espelhadas um do outro, mas você precisa de luvas diferentes para cada um. Se você tiver duas luvas para canhotos, não funcionará porque suas mãos não podem se sobrepor.”
Construindo moléculas do zero
Para enfrentar a incerteza, a equipe da Northwestern contou com a síntese total, um processo no qual os pesquisadores criam uma molécula natural passo a passo em laboratório.
A tarefa revelou-se excepcionalmente difícil porque os secalosídeos A e B têm um anel de 10 membros extremamente raro e altamente tenso em seu núcleo. Essa estrutura fortemente compactada é notoriamente difícil de montar.
Os pesquisadores superaram o problema criando primeiro um anel maior e mais flexível. Eles então iniciam uma reação química que o transforma em anéis menores e tensos em uma única etapa.
Depois de fazer as duas versões propostas da molécula, a equipe as comparou com amostras retiradas do pólen do centeio. Apenas um combinou perfeitamente, permitindo aos pesquisadores identificar a estrutura correta.
“Mostramos que podemos criar raízes a partir deste produto natural”, diz Scheitt. “Agora, estamos tentando encontrar potenciais colaboradores em imunologia que possam nos ajudar a traduzir isso em um potencial desfecho clínico”.
A pesquisa, “Síntese e confirmação estrutural de secalosídeos A e B”, foi apoiada pelo Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais, pela bolsa Lambert do Instituto de Processo de Química da Vida e pela National Science Foundation.
