O potencial da Bioimpressão 3D para a produção de novas vacinas e terapêuticos

O desenvolvimento rápido e eficiente de novas vacinas e terapêuticos é essencial para lidar de forma rápida com o surgimento de patógenos e doenças infecciosas. No entanto, o processo de desenvolvimento de um medicamento tradicional pode levar de 10-15 anos, com custos que podem alcançar bilhões de dólares.

Para acelerar esse processo, modelos in vitro avançados e novas tecnologias para a produção de medicamentos são necessárias. A Bioimpressão é uma tecnologia versátil, que pode atuar nas várias etapas de desenvolvimento de um medicamento/vacina (Figura 1).

Processo tradicional de desenvolvimento de um fármaco e as aplicabilidades que a Bioimpressão pode ter otimizando esse processo.[Retirado de Yi et al., 2021]

A etapa mais explorada – e que você sem dúvida já deve ter ouvido falar – é a bioimpressão de modelos in vitro biomiméticos para a triagem de compostos candidatos a fármacos. Por esses construídos possuírem características mais similares com o sistema fisiológico humano, as respostas adquiridas quando testado algum composto/molécula de interesse podem ser mais preditivas, otimizando a etapa in vitro do processo.

Contudo, a bioimpressão também pode ser utilizada para otimizar a produção de matérias-primas para vacinas (Figura 2).

Aplicação da Bioimpressão para a produção de vacinas e terapêuticos. [Retirado de Yi et al., 2021]

A CureVac NV é uma biofarmacêutica alemã, pioneira em utilizar RNA mensageiro para fins biomédicos. Atualmente, a empresa desenvolve vacinas com RNA mensageiro para diversas infecções virais como; a febre amarela, MERS e COVID-19.

Em 2019, a CureVac NV e a Tesla se uniram para desenvolver uma bioimpressora de RNA. Segundo o site da empresa, essas bioimpressoras irão atuar como unidades portáteis e automatizadas de fabricação dos RNA mensageiros (Figura 3).

The-RNA-Printer® [Fonte: curevac.com]

Em um futuro próximo, o equipamento poderá ser utilizado tanto em grandes instalações, otimizando o processo de produção, quanto em locais onde a incidência de infecção é particularmente alta e uma resposta rápida é necessária.

“A customização de medicamentos, pela combinação de diferentes tipos de materiais terapêuticos, em várias doses, de acordo com a condição do paciente, também pode ser alcançada devido à alta flexibilidade de materiais que podem ser utilizados na Bioimpressão”

Um medicamento biológico é um produto produzido a partir de organismos vivos ou que contém componentes de organismos vivos. Os medicamentos biológicos podem conter proteínas ou genes que controlam a produção de proteínas vitais, hormônios humanos modificados ou células que produzam substâncias que suprimem ou ativam componentes do sistema imune.

Esses medicamentos podem ser compostos de açúcares, proteínas, ácidos nucléicos ou até mesmo de células. Atualmente, eles são usados para o tratamento de inúmeras doenças e condições, como as doenças autoimunes, e são as terapias mais avançadas disponíveis.

Devido a capacidade de biofabricar construídos altamente miméticos, a Bioimpressão tem um grande potencial também na produção desses medicamentos, podendo produzir construídos tissulares que produzam as matérias-primas que compõem os medicamentos biológicos.

No Brasil, a Quantis é uma empresa que utiliza a Bioimpressão e engenharia genética para biofabricar proteínas humanas. Um dos principais insumos é o colágeno do tipo 1 ultrapuro e bioidêntico ao humano, que pode ser aplicável inicialmente à indústria de preenchedores dérmicos mas também é expansível para outras aplicações, desde medicina regenerativa aos cosméticos.

A impressão 3D de fármacos já é uma realidade

O Spritam (levetiracetam) é um medicamento oral para pacientes com epilepsia que sofrem de convulsões. Em 2016, ele se tornou o primeiro medicamento produzido por impressão 3D a ser aprovado pelo FDA.

Diferente das técnicas de produção convencionais, a produção por impressão 3D - denominada de ZipDose - une camadas de medicamento em pó com um fluido aquoso, resultando em um medicamento sólido-poroso. A estrutura porosa ajuda o medicamento a se desintegrar rapidamente quando tomado com um gole de líquido. Essas características são adequadas, por exemplo, para pacientes que possuem dificuldade de engolir comprimidos/cápsulas ou que não gostam da textura ou sabor dos remédios.

Uma outra vantagem da produção de medicamentos por impressão 3D é a possibilidade de alcançar uma liberação quase instantânea e com carga alta do fármaco, o que ainda é difícil usando a tecnologia convencional. O vídeo explicando a técnica pode ser encontrado abaixo.

A Bioimpressão é uma tecnologia altamente versátil, que tem o potencial de otimizar diferentes áreas, desde a medicina regenerativa, medicina veterinária, na produção de produtos tecnológicos e energias sustentáveis, na área alimentícia e também na produção de vacinas e agentes terapêuticos. Muitas dessas aplicações já são realidade! E você, vai ficar de fora dessa? Venha participar do nosso plano de capacitação imersivo em bioimpressão 3D de 6-7 de agosto, com direito a mais de 10 aulas online e 16 horas de atividades presenciais.

Referências

KREMSNER, Peter; MANN, Philipp; BOSCH, Jacobus; FENDEL, Rolf; GABOR, Julian J.; KREIDENWEISS, Andrea; KROIDL, Arne; LEROUX-ROELS, Isabel; LEROUX-ROELS, Geert; SCHINDLER, Christoph. Phase 1 Assessment of the Safety and Immunogenicity of an mRNA- Lipid Nanoparticle Vaccine Candidate Against SARS-CoV-2 in Human Volunteers. Medrxiv, [S.L.], p. 1-13, 9 nov. 2020. Cold Spring Harbor Laboratory. http://dx.doi.org/10.1101/2020.11.09.20228551.

YI, Hee-Gyeong; KIM, Hyeonji; KWON, Junyoung; CHOI, Yeong-Jin; JANG, Jinah; CHO, Dong-Woo. Application of 3D bioprinting in the prevention and the therapy for human diseases. Signal Transduction And Targeted Therapy, [S.L.], v. 6, n. 1, p. 1-13, 14 maio 2021. Springer Science and Business Media LLC. http://dx.doi.org/10.1038/s41392-021-00566-8.