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Tipo: Tese
Título: Construtos diméricos de anticorpos de domínio único do tipo VHH humanizados contra toxinas majoritárias do veneno botrópico veiculados em nanopartículas de PLGA peguiladas
Autor(es): Marinho, Anna Carolina Machado
Orientador: Fernandes, Carla Freire Celedonio
Palavras-chave em português: Anticorpos de Domínio Único;Antivenenos;Hominidae;Insumos Farmacêuticos
Palavras-chave em inglês: Single-Domain Antibodies;Antivenins;Hominidae;Pharmaceutical Raw Material
CNPq: CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::FARMACIA
Data do documento: 2025
Citação: MARINHO, Anna Carolina Machado. Construtos diméricos de anticorpos de domínio único do tipo VHH humanizados contra toxinas majoritárias do veneno botrópico veiculados em nanopartículas de PLGA peguiladas. 2025. 112 f. Tese (Tese em Ciências Farmacêuticas) - Faculdade de Farmácia, Odontologia e Enfermagem, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. Disponível em: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/83325. Acesso em: 07 nov. 2025
Resumo: O ofidismo, classificado pela Organização Mundial de Saúde como doença tropical negligenciada, afeta sobretudo populações rurais em situação de vulnerabilidade. No Brasil, os acidentes ocorridos com serpentes do gênero Bothrops são os mais frequentes e o tratamento realizado com os antivenenos convencionais apresenta limitações, especialmente contra os danos locais. Esses danos são causados principalmente por toxinas como fosfolipases A2 e metaloproteases, que desencadeiam inflamação, destruição tecidual e distúrbios de coagulação e podem ocasionar necrose tecidual, amputações e óbito. A busca por antivenenos inovadores visa contornar essas limitações, além de garantir o acesso a produtos eficazes e seguros para o agravo. Nesse cenário, os anticorpos de domínio único (VHH), oriundos de camelídeos, destacam-se como uma abordagem promissora, dadas suas características físico-químicas, baixa imunogenicidade e versatilidade biotecnológica. Além disso, formulações nanoestruturadas podem ser úteis para incrementar as características farmacocinéticas e promover a entrega controlada do insumo farmacêutico ativo (IFA), permitindo o alcance a tecidos densos e a manutenção na circulação sistêmica. No contexto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver construtos diméricos de VHH humanizados contra toxinas majoritárias (fosfolipases A2 e metaloprotease) do veneno botrópico veiculados em nanopartículas de PLGA peguiladas, com vistas ao incremento da soroterapia. Para isso, construtos de VHHs homo e heterodímericos humanizados, capazes de reconhecer as fosfolipases A2 (BthTX-I e BthTX-II) e/ou metaloprotease (BjussuMP-II) do veneno de Bothrops jararacussu foram expressos em sistema microbiano e purificados por métodos cromatográficos de afinidade e exclusão molecular. Ensaios de eletroforese em gel de poliacrilamida e western blotting permitiram o monitoramento do processo de purificação e identidade. Ensaios in silico foram realizados para determinar parâmetros físico-químicos e massa molecular monoisotópica. A avaliação da afinidade foi avaliada por interferometria de biocamada e nanoformulações poliméricas (PLGA-PEG) encapsuladas e/ou funcionalizadas com VHH foram constituídas e caracterizadas. Múltiplas abordagens baseadas em espectrometria de massas foram empregadas para caracterização estrutural dos construtos, avaliação de proteoformas, determinação da pureza, perfil de proteínas heterólogas e da massa exata. Ainda, foi avaliada a capacidade do construto homodimérico e suas nanoformulações em inibir a citotoxicidade do veneno de B. jararacussu em miotubos da linhagem celular C2C12. A análise proteômica de veneno de 12 espécies de Bothrops, inclusive de B. jararacussu, foi realizada para avaliar a composição e similaridade proteica entre as amostras. Ensaios in vivo e ex vivo com radiomarcação do construto homodimérico e peguilado permitiram avaliar parâmetros farmacocinéticos e a distribuição tecidual das formulações. Os construtos purificados apresentaram alta pureza e proteínas heterólogas da célula hospedeira foram determinadas. Os parâmetros físico- químicos como coeficientes de extinção molar, massas teóricas, percentuais de aminoácidos positivos e negativos, além das proteoformas preditas e peptídeos típicos foram determinados. O resultado obtido para avaliação da cinética em tempo real (afinidade) foi determinado em 3,68 nM e 13,4 nM para os construtos homo e heterodiméricos, respectivamente, e a toxina BthTX-I. As nanoformulações foram caracterizadas quanto ao tamanho, índice de polidispersão e potencial zeta, apresentando os seguintes valores: para o VHH homodimérico, 152 ± 23,7 nm, 0,614 ± 0,1 e -23,6 ± 1,6 mV; e para o VHH heterodimérico, 505,6 ± 73,8 nm, 0,606 ± 0,1 e -17,2 ± 3,6 mV. Os ensaios de mapeamento peptídico e proteínas intacta realizados por meio da espectrometria de massas demonstrou alta pureza para os construtos homodimérico (>92%) e heterodimérico (>96%) com alta cobertura de sequência. Além disso, a composição de aminoácidos pode ser determinada através dos espectros de fragmentação e massa monoisotópica determinação por meio do ensaio de proteína intacta. A nanoformulação encapsulada e funcionalizada com o homodímero apresentou redução significativa dos níveis de LDH em resposta ao veneno total de B. jararacussu (57%), enquanto a nanoformulação somente funcionalizada com o homodímero não apresentou significância. A análise proteômica comparativa apresentou alta similaridade entre os venenos analisados indicando alto potencial de reatividade e neutralização cruzada. Entretanto, a menor similaridade entre os constituintes protéicos do veneno de B. insularis e B. alternatus e B. jararacussu podem explicar a não imunorreatividade dos construtos em ensaios previamente realizados. Os resultados de biodistribuição sugerem uma maior captação da radioatividade do VHH homodimérico livre no pulmão quando comparada ao VHH peguilado. Adicionalmente, além de observada a esperada eliminação por filtração glomerular do IFA em formato livre e peguilado, parece haver incremento da circulação hepatobiliar do VHH peguilado. Parâmetros farmacocinéticos indicam ampliação em cerca de seis vezes do tempo de meia-vida do VHH quando formulado nas condições testadas. Tomados em conjunto, os resultados sugerem que as formulações em sistema de liberação de medicamentos PLGA-PEG, constituídas de VHH contra toxinas majoritárias do veneno botrópicos apresentam potencial terapêutico para o envenenamento botrópico, com capacidade promissora para inibição dos efeitos locais e manutenção da atuação do produto em circulação sistêmica.
Abstract: Snakebite envenoming, classified by the World Health Organization as a neglected tropical disease, primarily affects rural populations in vulnerable conditions. In Brazil, envenomings by Bothrops snakes are the most frequent and treatment with conventional antivenoms has limitations, particularly against local tissue damage. Such damage is mainly caused by toxins like phospholipases A2 (PLA2s) and metalloproteinases, which trigger inflammation, tissue destruction, coagulation disorders, and may lead to necrosis, amputations or death. The search for innovative antivenoms aims to overcome these limitations while ensuring access to safe and effective therapeutics. In this context, single-domain antibodies (VHHs) derived from camelids emerge as a promising approach due to their physicochemical properties, low immunogenicity, and biotechnological versatility. Furthermore, nanostructured formulations can enhance pharmacokinetic profiles and enable controlled delivery of the active pharmaceutical ingredient (API), facilitating penetration into dense tissues and prolonged systemic circulation. This study aimed to develop PEGylated formulations containing humanized VHHs to improve anti-bothropic therapy. Homo- and heterodimeric humanized VHH constructs targeting Bothrops jararacussu venom toxins—PLA2s (BthTX-I and BthTX-II) and metalloproteinase (BjussuMP-II)—were expressed in a microbial system and purified via affinity and size-exclusion chromatography. Purification was monitored by SDS-PAGE and Western blot. In silico assays determined physicochemical parameters and monoisotopic mass. Binding affinity was assessed by bio- layer interferometry, and polymeric (PLGA-PEG) nanoparticles encapsulating or functionalized with VHHs were developed and characterized. Mass spectrometry-based approaches were employed for structural characterization, proteoform analysis, purity assessment, heterologous protein profiling, and exact mass determination. The homodimer and its nanoformulations were evaluated for their ability to inhibit B. jararacussu venom cytotoxicity in C2C12 myotubes. A proteomic analysis of venoms from 12 Bothrops species (including B. jararacussu) assessed compositional similarity. In vivo and ex vivo radiolabeling studies of the homodimer and PEGylated constructs evaluated pharmacokinetics and tissue distribution. The purified constructs showed high purity, with host-cell heterologous proteins quantified. Key physicochemical parameters—molar extinction coefficients, theoretical masses, percentages of positively/negatively charged amino acids, predicted proteoforms, and signature peptides—were determined. Real-time kinetics revealed affinities of 3.68 nM (homodimer) and 13.4 nM (heterodimer) for BthTX-I. Nanoformulations were characterized by size, polydispersity index, and zeta potential: homodimer VHH with 152 ± 23.7 nm, 0.614 ± 0.1, −23.6 ± 1.6 mV and heterodimer VHH with 505.6 ± 73.8 nm, 0.606 ± 0.1, −17.2 ± 3.6 mV. Intact mass and peptide mapping confirmed high purity (>92% homodimer, >96% heterodimer) and sequence coverage. Amino acid composition was validated via fragmentation spectra and monoisotopic mass analysis. The encapsulated/functionalized homodimer nanoformulation significantly reduced LDH levels (57%) in response to whole B. jararacussu venom, while the functionalized-only formulation showed no significant effect. Comparative proteomics revealed high interspecies venom similarity, suggesting broad cross-reactivity, though lower protein homology in B. insularis and B. alternatus may explain earlier non-reactivity of constructs. Biodistribution studies indicated higher lung uptake of free radiolabeled homodimer versus PEGylated VHH. Both free and PEGylated forms underwent glomerular filtration, but PEGylation enhanced hepatobiliary circulation. Pharmacokinetic data showed a six-fold increase in VHH half-life for the nanoformulated version. PLGA-PEG drug delivery systems loaded with VHHs targeting major Bothrops toxins demonstrate therapeutic potential, offering promising inhibition of local tissue damage and sustained systemic action.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83325
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0003-1921-5207
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/7628730583729553
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/3922481112087617
Tipo de Acesso: Acesso Embargado
Aparece nas coleções:DFAR - Teses defendidas na UFC

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