Um cientista português a tentar avariar o coronavírus

O Diamond Light Source é um acelerador de partículas no Reino Unido, de um tipo especial: um sincrotrão. Tem a forma de um anel, mas é uma espécie de microscópio gigante — o anel tem um perímetro de 560 metros — e permite aos cientistas estudarem coisas muito pequenas. Dentro do anel circulam electrões quase à velocidade da luz. Estes electrões são obrigados (por ímanes) a mudar de direcção ao longo do anel, fazendo um percurso circular. Quando mudam de direcção emitem raios-X, que são 10.000 milhões de vezes mais brilhante que a luz do Sol (imagine-se um carro a alta velocidade numa rotunda com os faróis acessos!). Os cientistas apontam essa radiação para coisas muito pequenas, como proteínas de vírus, para saber qual é a sua forma — em três dimensões — ao nível molecular. Com este “microscópio”, 10.000 vezes mais poderoso do que um verdadeiro microscópio, conseguem-se “ver” os átomos de uma proteína de um vírus.

Num dia normal, o Diamond recebe dezenas de utilizadores, investigadores que vêm de todas as partes do Reino Unido e de outros países, para fazerem as suas experiências durante alguns dias, com a ajuda dos cientistas do anel gigante. Mas neste momento o Diamond cancelou todas essas visitas. E está dedicado em exclusividade à investigação em covid-19.

O feixe de raios-X do Diamond esteve no início deste mês apontado para uma muito importante proteína do novo coronavírus. E o português David Aragão, de 44 anos, foi um dos cientistas seniores do Diamond envolvidos. Fez um doutoramento em biologia estrutural entre o Instituto de Tecnologia Química e Biológica, em Oeiras, e o Laboratório Europeu de Radiação de Sincrotrão, em França. Dedicou-se depois a um pós-doutoramento na Irlanda, na Universidade Limerick. No mesmo país ganhou uma prestigiada bolsa Marie Curie para trabalhar no Trinity college, em Dublin. Daí partiu para o sincrotrão australiano em Melbourne. Há cerca de um ano tornou-se cientista sénior do sincrotrão do Reino Unido. E na última sexta-feira foi nomeado “trabalhador de um serviço essencial” pelo Governo britânico, para investigar e apoiar a investigação em covid-19.

Trabalha numa das “linhas”, ou seja, num dos instrumentos científicos posicionados de forma tangencial ao anel do sincrotrão. Essas “linhas” são cabines com paredes de chumbo, atulhadas de instrumentos que domesticam o poderoso feixe de raios-X. Quando se abre a “janela” que deixa a radiação vinda do anel entrar nas cabines experimentais, ninguém pode estar lá dentro. Afinal, é radiação ionizante, daquela que consegue arrancar electrões aos átomos, e que por isso é perigosa. É como se fosse radioactividade que se liga e desliga.

Nas cabines experimentais, reinam os robôs. Não robôs humanóides, mas braços e cabeças rotativas que movem coisas — algumas muito pequenas — com grande precisão e rapidez. Os cientistas controlam tudo do outro lado da parede de chumbo, através de programas informáticos feitos à medida. David Aragão conta-nos aqui como é fazer esta espécie de corrida de estafetas, em que equipas de cientistas passam os seus resultados aos próximos para que estes continuem o trabalho.

Passagem de testemunho

A história desta investigação científica começa em Janeiro, na China. A equipa do biofísico chinês Zihe Rao determinou a estrutura da preotease principal do novo cornavírus (a MPro). O que esta proteína faz é cortar em pedaços mais pequenos uma grande proteína no vírus (que está codificada no seu ARN). Esses pedaços mais pequenos são as unidades funcionais, que fazem as complexas tarefas que permitem ao vírus introduzir o seu material genético nas células do hospedeiro e replicar-se. Um medicamento que interferisse com esta espécie de “tesoura de proteínas”, iria impedir que essas “máquinas” do vírus funcionassem. Mas a equipa de Zihe Rao viu-se forçada a parar o seu trabalho. David Aragão conta: “O professor Rao fez um pedido de ajuda ao Diamond, durante o período em que o sincrotrão de Xangai esteve desligado para uma manutenção de rotina. Ele queria garantir que nenhum segundo era perdido e que o trabalho que tinham estado a fazer continuava a ser desenvolvido noutro local.”

E foi aí que os investigadores do Diamond pegaram no testemunho: “Tivemos acesso aos resultados antes da publicação do professor Rao.” Mas a proteína usada no Reino Unido não chegou pelo correio. Foi produzida a partir de um gene artificial, feito com a sequência do vírus. Ou seja: não foi usada qualquer amostra viral, mas apenas a informação genética do vírus para fazer a proteína Mpro. Fizeram depois cristais da Mpro, um passo essencial para estes estudos de biologia estrutural com raios-X. Apontaram a luz gerada pela máquina gigante e obtiveram uma estrutura da Mpro mais detalhada do que a obtida por Zihe Rao. Repararam que a proteína tem um local de ligação exposto ao solvente, ou seja, uma cavidade acessível onde se podem ligar moléculas. Perceber o modo como estas moléculas se ligam à proteína poderá ajudar a criar possíveis medicamentos, para inibir a sua actividade.

O passo seguinte foi incubar cristais da proteína MPro com alguns pequenos fragmentos químicos e determinar a estrutura em três dimensões desses possíveis complexos proteína-fragmento. Produziram 600 cristais em 72 horas e apontaram novamente o poderoso feixe de raios-X aos cristais: “O processo de rastreio de ligandos – os tais fragmentos – a proteínas usa robôs e ondas acústicas para os guiar até aos cristais. É também usado um sistema semi-automático para a colheita de um grande número de cristais microscópicos de forma rápida. Só assim se conseguem recolher dados de centenas de amostras em poucas horas.”

Obtiveram 66 resultados de interesse. Ou seja, estruturas em que a Mpro está ligada a um pequeno fragmento químico. A 6 de Março foi a vez de os cientistas do Diamond passarem o testemunho. Divulgaram os resultados para toda a comunidade científica.

“Os resultados neste momento ainda são preliminares. Mas uma das grandes vantagens da ciência aberta é a forma colaborativa como se faz. Pelo mundo inteiro cada grupo contribui com trabalho na sua área de especialidade, continuando a partir do ponto em que os outros param”, conta David Aragão. “Neste caso, o objectivo é ajudar quem esteja à procura de medicamentos dirigidos a esta proteína a decidir se estão a gastar tempo em algo que tem pouca probabilidade de resultar ou, pelo contrário, dar-lhes força para continuar, se estes resultados reforçarem os resultados que já têm. E, finalmente, abrir novas pistas e questões a serem investigadas.”

E agora? Tendo em conta o tempo que demora a aprovar um novo medicamento, qualquer resultado deste processo virá em tempo útil? Não será de esperar que a aprovação e a produção de um novo medicamento em grandes quantidades possam demorar muito menos de 12 a 18 meses. “Nesta altura, estão já vários medicamentos e vacinas em ensaios clínicos pelo mundo inteiro, portanto, mais avançados. No entanto, nada nos diz que esses ensaios clínicos vão ser bem-sucedidos. Nem que o vírus que está a infectar milhões de pessoas, e que por isso está a evoluir de forma rápida, não possa sofrer uma mutação e tornar inútil um desses medicamentos. Nesse contexto, a ciência está também a trabalhar para as novas gerações de medicamentos, que possivelmente poderão estar em ensaios clínicos dentro de um ano ou dois. Só assim ganhamos a corrida contra um patogénico como este.”

Adicionalmente, o Diamond dinamiza um crowdsource, uma colaboração internacional de cientistas com o objectivo de interpretar os dados desta experiência com os fragmentos químicos, e para produzir e testar possíveis medicamentos. Um investigador do Diamond fez mesmo uma publicação numa mailing list especializada para biólogos estruturais pedindo aos que estão em casa para porem os seus cérebros a trabalhar no problema: “Olhe para a pilha de fragmentos que encontrámos ligados à protease principal do SARS-CoV-2; veja se consegue descobrir maneiras fixes de juntar esses fragmentos; desenhe o composto [possível medicamento] nesta página; clique em enviar.” E conclui: “Na verdade, é um pouco mais difícil do que parece — por isso estamos a apostar no poder combinado de muitos cérebros e de uma só vez.”

É uma verdadeira corrida de estafetas, em contra-relógio. Talvez um momento único e transformador da ciência. David Aragão é um dos investigadores que oferece os seus diamantes em bruto para que outros os lapidem.

Bioquímico e divulgador de ciência