Sirolímus

Prevenção da rejeição de transplante

A principal vantagem que o sirolimus tem sobre os inibidores da calcineurina é a sua baixa toxicidade para os rins. Pacientes transplantados mantidos com inibidores da calcineurina a longo prazo tendem a desenvolver insuficiência renal ou até mesmo falência renal; isso pode ser evitado usando sirolimus em seu lugar. É particularmente vantajoso em pacientes com transplantes renais devido à síndrome hemolítico-urêmica, pois é provável que esta doença recorra no rim transplantado se um inibidor da calcineurina for utilizado. No entanto, em 7 de outubro de 2008, a FDA aprovou revisões de rotulagem de segurança para o sirolimus para alertar sobre o risco de diminuição da função renal associada ao seu uso. Em 2009, a FDA notificou profissionais de saúde que um ensaio clínico conduzido pela Wyeth mostrou um aumento da mortalidade em pacientes com transplante de fígado estáveis após a mudança de um regime imunossupressor baseado em inibidor de calcineurina para o sirolimus. Um estudo de coorte de 2019 com quase 10.000 receptores de transplante de pulmão nos EUA demonstrou uma sobrevivência a longo prazo significativamente melhor usando sirolimus + tacrolimus em vez de micofenolato de mofetila + tacrolimus para terapia imunossupressora começando um ano após o transplante.

O sirolimus também pode ser usado isoladamente ou em conjunto com um inibidor da calcineurina (como o tacrolimus) ou micofenolato de mofetila, ou ambos, para fornecer regimes de imunossupressão livres de esteroides. Cicatrização prejudicada e trombocitopenia são possíveis efeitos colaterais do sirolimus; portanto, alguns centros de transplante preferem não usá-lo imediatamente após a operação de transplante, administrando-o apenas após um período de semanas ou meses. Seu papel ideal na imunossupressão ainda não foi determinado e continua sendo objeto de vários ensaios clínicos em andamento.

Linfangioleiomiomatose

Em maio de 2015, a FDA aprovou o sirolimus para tratar a linfangioleiomiomatose (LAM), uma doença pulmonar rara e progressiva que afeta principalmente mulheres em idade fértil. Isso fez do sirolimus o primeiro medicamento aprovado para tratar esta doença. A LAM envolve a infiltração do tecido pulmonar com células semelhantes ao músculo liso com mutações do gene do complexo de esclerose tuberosa (TSC2). A perda da função do gene TSC2 ativa a via de sinalização mTOR, resultando na liberação de fatores de crescimento linfangiogênicos. O sirolimus bloqueia esta via.

A segurança e eficácia do tratamento da LAM com sirolimus foram investigadas em ensaios clínicos que compararam o tratamento com sirolimus a um grupo placebo em 89 pacientes por 12 meses. Os pacientes foram observados por 12 meses após o término do tratamento. Os efeitos colaterais mais comumente relatados no tratamento da LAM com sirolimus foram úlceras na boca e nos lábios, diarreia, dor abdominal, náuseas, dor de garganta, acne, dor no peito, inchaço nas pernas, infecção do trato respiratório superior, dor de cabeça, tontura, dor muscular e colesterol elevado. Efeitos colaterais graves, incluindo hipersensibilidade e inchaço (edema), foram observados em pacientes com transplante renal.

Enquanto o sirolimus era considerado para o tratamento da LAM, ele recebeu a designação de medicamento órfão porque a LAM é uma condição rara.

A segurança do tratamento da LAM por sirolimus em pessoas com menos de 18 anos de idade não foi testada.

Revestimento de stent coronário

O efeito antiproliferativo do sirolimus também tem sido utilizado em conjunto com stents coronários para prevenir a reestenose em artérias coronárias após a angioplastia com balão. O sirolimus é formulado em um revestimento de polímero que permite a liberação controlada durante o período de cicatrização após a intervenção coronária. Vários grandes estudos clínicos demonstraram taxas de reestenose mais baixas em pacientes tratados com stents eluidores de sirolimus quando comparados com stents metálicos simples, resultando em menos procedimentos repetidos. No entanto, este tipo de stent também pode aumentar o risco de trombose vascular.

Malformações vasculares

O sirolimus é usado para tratar malformações vasculares. O tratamento com sirolimus pode diminuir a dor e a plenitude das malformações vasculares, melhorar os níveis de coagulação e retardar o crescimento de vasos linfáticos anormais. O sirolimus é uma terapia médica relativamente nova para o tratamento de malformações vasculares. Nos últimos anos, o sirolimus surgiu como uma nova opção de tratamento médico para tumores vasculares e malformações vasculares, como um alvo da rapamicina em mamíferos (mTOR), capaz de integrar sinais da via PI3K/AKT para coordenar o crescimento e a proliferação celular adequados. Portanto, o sirolimus é ideal para tumores vasculares "proliferativos" através do controle de distúrbios de crescimento excessivo de tecido causados pela ativação inadequada da via PI3K/AKT/mTOR como um agente antiproliferativo.

Angiofibromas

O sirolimus tem sido usado como tratamento tópico de angiofibromas com o complexo de esclerose tuberosa (TSC). Angiofibromas faciais ocorrem em 80% dos pacientes com TSC, e a condição é muito desfigurante. Uma revisão retrospectiva de publicações médicas em língua inglesa relatando o tratamento tópico com sirolimus de angiofibromas faciais encontrou dezesseis estudos separados com resultados positivos nos pacientes após o uso da droga. Os relatos envolveram um total de 84 pacientes, e melhorias foram observadas em 94% dos indivíduos, especialmente se o tratamento começasse durante os estágios iniciais da doença. O tratamento com sirolimus foi aplicado em várias formulações diferentes (pomada, gel, solução e creme), variando de concentrações de 0,003 a 1%. Os efeitos adversos relatados incluíram um caso de dermatite perioral, um caso de cefaleia e quatro casos de irritação.

Em abril de 2022, o sirolimus foi aprovado pela FDA para o tratamento de angiofibromas.

Biossíntese

A biossíntese do núcleo da rapamicina é realizada por uma policetídeo sintase (PKS) do tipo I em conjunto com uma peptídeo sintetase não ribossômica (NRPS). Os domínios responsáveis pela biossíntese do policetídeo linear da rapamicina estão organizados em três multienzimas, RapA, RapB e RapC, que contêm um total de 14 módulos (figura 1). As três multienzimas estão organizadas de tal forma que os primeiros quatro módulos de elongação da cadeia de policetídeo estão na RapA, os seis módulos seguintes para a continuação da elongação estão na RapB, e os quatro módulos finais para completar a biossíntese do policetídeo linear estão na RapC. Então, o policetídeo linear é modificado pela NRPS, RapP, que anexa L-pipecolato à extremidade terminal do policetídeo e, em seguida, cicliza a molécula, gerando o produto não ligado, a prerrapamicina.

Figura 1: Organização de domínios da PKS da rapamicina e intermediários biossintéticos

Figura 2: Prerrapamicina, produto não ligado da PKS e da NRPS

Figura 3: Sequência de etapas de "ajuste", que convertem a prerrapamicina não ligada em rapamicina

O macrociclo central, prerrapamicina (figura 2), é então modificado (figura 3) por cinco enzimas adicionais, que levam ao produto final, a rapamicina. Primeiro, o macrociclo central é modificado pela RapI, uma O-metiltransferase (MTase) dependente de SAM, que realiza a O-metilação em C39. Em seguida, uma carbonila é instalada em C9 pela RapJ, uma monooxigenase do citocromo P-450 (P-450). Depois, a RapM, outra MTase, realiza a O-metilação em C16. Finalmente, a RapN, outra P-450, instala uma hidroxila em C27, seguida imediatamente pela O-metilação pela RapQ, uma MTase distinta, em C27 para produzir a rapamicina.

Os genes biossintéticos responsáveis pela síntese da rapamicina foram identificados. Como esperado, três quadros de leitura abertos (ORFs) extremamente grandes, designados como rapA, rapB e rapC, codificam três multienzimas extremamente grandes e complexas, RapA, RapB e RapC, respectivamente. O gene rapL foi estabelecido como o codificador de uma lisina cicloamidase dependente de NAD+, que converte L-lisina em ácido L-pipecólico (figura 4) para incorporação ao final do policetídeo. O gene rapP, que está inserido entre os genes da PKS e acoplado translacionalmente ao rapC, codifica uma enzima adicional, uma NRPS responsável pela incorporação do ácido L-pipecólico, terminação da cadeia e ciclização da prerrapamicina. Além disso, os genes rapI, rapJ, rapM, rapN, rapO e rapQ foram identificados como codificadores de enzimas de modificação que alteram o núcleo macrocíclico para gerar a rapamicina (figura 3). Finalmente, rapG e rapH foram identificados como codificadores de enzimas que possuem um papel regulador positivo na preparação da rapamicina através do controle da expressão gênica da PKS da rapamicina.

A biossíntese deste macrociclo de 31 membros começa quando o domínio de carga é preparado com a unidade inicial, o ácido 4,5-di-hidroxociclo-hex-1-eno-carboxílico, que é derivado da via do chiquimato. Observe que o anel de ciclo-hexano da unidade inicial é reduzido durante a transferência para o módulo 1.^{[carece de fontes]}? A unidade inicial é então modificada por uma série de condensações de Claisen com substratos malonil ou metilmalonil, que estão ligados a uma proteína carreadora de acila (ACP) e estendem o policetídeo em dois carbonos cada.^{[carece de fontes]}? Após cada condensação sucessiva, o policetídeo em crescimento é posteriormente modificado de acordo com os domínios enzimáticos presentes para reduzi-lo e desidratá-lo, introduzindo assim a diversidade de funcionalidades observadas na rapamicina (figura 1).^{[carece de fontes]}? Uma vez que o policetídeo linear está completo, o ácido L-pipecólico, sintetizado por uma lisina cicloamidase a partir de uma L-lisina, é adicionado à extremidade terminal do policetídeo por uma NRPS.^{[carece de fontes]}? Em seguida, a NRPS cicliza o policetídeo, originando a prerrapamicina, o primeiro produto livre de enzimas.^{[carece de fontes]}? O núcleo macrocíclico é então customizado por uma série de enzimas pós-PKS através de metilações por MTases e oxidações por P-450s para produzir a rapamicina.^{[carece de fontes]}?

Câncer

Os efeitos antiproliferativos do sirolimus podem ter um papel no tratamento do câncer. Quando dosado adequadamente, o sirolimus pode aumentar a resposta imune ao direcionamento do tumor ou promover de outra forma a regressão do tumor em ensaios clínicos. O sirolimus parece diminuir o risco de câncer em alguns pacientes transplantados.

Foi demonstrado que o sirolimus inibe a progressão do sarcoma de Kaposi dérmico em pacientes com transplantes renais. Outros inibidores de mTOR, como o tensirolimus (CCI-779) ou o everolimus (RAD001), estão sendo testados para uso em cânceres como o glioblastoma multiforme e o linfoma de células do manto. No entanto, esses medicamentos têm uma taxa mais alta de eventos adversos fatais em pacientes com câncer do que os medicamentos de controle.

Uma terapia combinada de doxorrubicina e sirolimus demonstrou levar linfomas Akt-positivos à remissão em camundongos.^{[carece de fontes]}? A sinalização Akt promove a sobrevivência celular em linfomas Akt-positivos e atua para prevenir os efeitos citotóxicos de medicamentos de quimioterapia, como a doxorrubicina ou a ciclofosfamida.^{[carece de fontes]}? O sirolimus bloqueia a sinalização Akt e as células perdem sua resistência à quimioterapia.^{[carece de fontes]}? Linfomas Bcl-2-positivos foram completamente resistentes à terapia; linfomas que expressam eIF4E não são sensíveis ao sirolimus.

Complexo de esclerose tuberosa

O sirolimus também mostra-se promissor no tratamento do complexo de esclerose tuberosa (TSC), um distúrbio congênito que predispõe os afetados ao crescimento de tumores benignos no cérebro, coração, rins, pele e outros órgãos.^{[carece de fontes]}? Depois que vários estudos ligaram conclusivamente os inibidores de mTOR à remissão em tumores de TSC, especificamente astrocitomas subependimários de células gigantes em crianças e angiomiolipomas em adultos, muitos médicos dos EUA começaram a prescrever sirolimus (Rapamune da Wyeth) e everolimus (RAD001 da Novartis) para pacientes com TSC fora das indicações da bula (off-label).^{[carece de fontes]}? Inúmeros ensaios clínicos usando ambos os análogos da rapamicina, envolvendo crianças e adultos com TSC, estão em andamento nos Estados Unidos.

Efeitos na longevidade

O mTOR, especificamente o mTORC1, demonstrou pela primeira vez ser importante no envelhecimento em 2003, em um estudo com vermes; o sirolimus demonstrou inibir e retardar o envelhecimento em vermes, leveduras e moscas e, em seguida, melhorar a condição de modelos de camundongos de várias doenças do envelhecimento. O sirolimus demonstrou pela primeira vez prolongar a expectativa de vida em camundongos do tipo selvagem em um estudo publicado por investigadores do NIH em 2009; os estudos foram replicados em camundongos de muitas origens genéticas diferentes. Um estudo publicado em 2020 descobriu que esquemas de dosagem de sirolimus na fase tardia da vida aumentaram a expectativa de vida de camundongos de uma maneira específica por sexo: a exposição limitada à rapamicina aumentou a expectativa de vida dos machos, mas não das fêmeas, fornecendo evidências para diferenças de sexo na resposta ao sirolimus. Os resultados são ainda mais apoiados pela descoberta de que camundongos geneticamente modificados com sinalização mTORC1 prejudicada vivem mais.

O sirolimus tem potencial para uso generalizado como um medicamento promotor da longevidade, com evidências apontando para sua capacidade de prevenir o declínio da saúde cognitiva e física associado à idade. Em 2014, pesquisadores da Novartis demonstraram que um composto relacionado, o everolimus, aumentou a resposta imune de pacientes idosos em uma dose intermitente. Isso levou muitos na comunidade antienvelhecimento a experimentarem o composto em si mesmos. No entanto, devido às diferentes propriedades bioquímicas do sirolimus, a dosagem é potencialmente muito diferente daquela do everolimus. Em última análise, devido aos efeitos colaterais conhecidos do sirolimus, bem como à evidência inadequada para a dosagem ideal, concluiu-se em 2016 que mais pesquisas eram necessárias antes que o sirolimus pudesse ser amplamente prescrito para esse fim. Dois estudos em humanos sobre os efeitos do sirolimus (rapamicina) na longevidade não mostraram benefícios estatisticamente significativos. No entanto, devido às limitações nos estudos, mais pesquisas são necessárias para avaliar totalmente seu potencial em humanos.

O sirolimus tem efeitos complexos no sistema imunológico — enquanto a IL-12 aumenta e a IL-10 diminui, o que sugere uma resposta imunoestimuladora, o TNF e a IL-6 diminuem, o que sugere uma resposta imunossupressora. A duração da inibição e a extensão exata em que mTORC1 e mTORC2 são inibidos desempenham um papel, mas ainda não eram bem compreendidas de acordo com um artigo de 2015.

Administração tópica

Quando aplicado como uma preparação tópica, pesquisadores demonstraram que a rapamicina pode regenerar o colágeno e reverter sinais clínicos de envelhecimento em pacientes idosos. As concentrações são muito inferiores àquelas usadas para tratar angiofibromas.^{[carece de fontes]}?

SARS-CoV-2

A rapamicina foi proposta como um tratamento para o coronavírus da síndrome respiratória aguda grave 2 na medida em que seus efeitos imunossupressores poderiam prevenir ou reduzir a tempestade de citocinas observada em casos muito graves de COVID-19. Além disso, a inibição da proliferação celular pela rapamicina poderia reduzir a replicação viral.

Aterosclerose

A rapamicina pode acelerar a degradação do colesterol LDL oxidado nas células endoteliais, reduzindo assim o risco de aterosclerose. O colesterol LDL oxidado é um grande contribuinte para a aterosclerose.

Lúpus

A partir de 2016, estudos em células, animais e humanos sugeriram que a ativação do mTOR é um processo subjacente ao lúpus eritematoso sistêmico e que a inibição do mTOR com rapamicina pode ser um tratamento modificador da doença. Até 2016, a rapamicina havia sido testada em pequenos ensaios clínicos em pessoas com lúpus.

Malformação linfática (ML)

A malformação linfática (higroma cístico ou linfangioma) é um crescimento anormal de vasos linfáticos que geralmente afeta crianças ao redor da área da cabeça e do pescoço e mais raramente envolve a língua causando macroglossia. A ML é causada por uma mutação no PIK3CA durante a linfangiogênese no início da formação celular gestacional, causando a malformação do tecido linfático. O tratamento geralmente consiste na remoção do tecido afetado via excisão, ablação a laser ou escleroterapia, mas a taxa de recorrência pode ser alta e a cirurgia pode ter complicações. O sirolimus demonstrou evidências de ser um tratamento eficaz no alívio dos sintomas e na redução do tamanho da malformação por meio da alteração da via do mTOR na linfangiogênese. Embora seja um uso off-label do medicamento, o sirolimus provou ser um tratamento eficaz tanto para a ML microcística quanto macrocística. No entanto, mais pesquisas são necessárias para desenvolver e criar terapias de tratamento direcionadas e eficazes para a ML.

Doença do enxerto contra hospedeiro

Devido à sua atividade imunossupressora, a rapamicina tem sido avaliada como agente profilático ou de tratamento da doença do enxerto contra hospedeiro (DECH), uma complicação do transplante de células-tronco hematopoiéticas. Embora resultados contrastantes tenham sido obtidos em ensaios clínicos, estudos pré-clínicos mostraram que a rapamicina pode mitigar a DECH aumentando a proliferação de células T reguladoras, inibindo células T citotóxicas e diminuindo a diferenciação de células T efetoras.

Aplicações em pesquisa biológica

A rapamicina é usada em pesquisas de biologia como um agente para a dimerização induzida quimicamente. Nesta aplicação, a rapamicina é adicionada a células que expressam dois construtos de fusão, um dos quais contém o domínio FRB de ligação à rapamicina do mTOR e o outro contém um domínio FKBP. Cada proteína de fusão também contém domínios adicionais que são trazidos para perto quando a rapamicina induz a ligação de FRB e FKBP. Desta forma, a rapamicina pode ser usada para controlar e estudar a localização e as interações das proteínas.^{[carece de fontes]}?

Distúrbios neurodegenerativos

Como a supressão da autofagia tem sido indicada como um fator contribuinte em uma variedade de distúrbios neurodegenerativos, incluindo a doença de Alzheimer, a rapamicina foi proposta como um tratamento potencial para essas condições, embora os resultados sugiram que pode não ser eficaz em todos os casos.