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Na Espanha, cientistas conseguem quebrar biofilme para superar a resistência a antibióticos
Infecções pulmonares persistentes, feridas crônicas e infecções associadas a hospitalizações costumam ser muito mais difíceis de tratar do que outros tipos de infecções bacterianas. Isso porque muitas vezes são causadas por biofilmes, ou seja, colônias de microrganismos —especialmente bactérias— que crescem juntos em uma matriz que eles mesmos produzem e que os protege e isola do ambiente externo.
Recentemente, um novo agente antibiótico de tripla ação conseguiu penetrar na matriz extracelular de biofilmes e eliminar mais de 50% dos patógenos de uma só vez, de acordo com um estudo publicado na revista científica npj Biofilms and Microbiomas. O trabalho foi liderado pelo Dr. Eduard Torrents, professor do Departamento de Genética, Microbiologia e Estatística da Faculdade de Biologia da Universidade de Barcelona, na Espanha, e chefe do grupo de pesquisa ‘Infecções Bacterianas e Terapias Antimicrobianas’ do Instituto de Bioengenharia da Catalunha (IBEC).
Essa matriz extracelular agrava a resistência aos antibióticos, uma das maiores ameaças à saúde global, segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), já que matar bactérias dentro de um biofilme é até mil vezes mais difícil. As infecções por biofilme são, portanto, o mecanismo inespecífico mais importante de resistência antimicrobiana.
Atacar esses microrganismos apenas com antibióticos não é suficiente. Ferramentas que quebram a matriz extracelular são necessárias para acessar e remover as bactérias no interior. Este estudo, que atingiu este marco, tem como primeira autora a Dra. Núria Blanco-Cabra, pesquisadora de pós-doutorado do grupo liderado pelo professor Eduard Torrents. O estudo foi realizado em colaboração com cientistas do CIDETEC (País Basco).
Uma combinação de drogas de ação tripla
O estudo se concentrou na bactéria Pseudomonas aeruginosa, um patógeno que frequentemente cresce em biofilmes nos pulmões de pacientes com fibrose cística ou doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), causando infecções persistentes. “Fizemos culturas de biofilme in vitro, usando uma técnica que se assemelha muito à forma como eles existem e crescem na natureza”, acrescentou o professor Torrents. Na prática clínica, essas infecções geralmente são tratadas com um antibiótico chamado tobramicina. No entanto, sua eficácia é limitada por sua incapacidade de penetrar no biofilme. Isso ocorre porque a tobramicina, que é carregada positivamente, é neutralizada pela matriz extracelular (com carga negativa).
Os pesquisadores carregaram o antibiótico em transportadores de nanopartículas carregados negativamente. Isso foi capaz de neutralizar a carga positiva antes que a droga atingisse o biofilme, permitindo que ela quebrasse a matriz extracelular e matasse as bactérias em seu interior. E o mais importante, esses carreadores – feitos com nanopartículas de cadeia simples à base de dextrano – foram capazes de transportar até 40% do peso do antibiótico. “Muitos dos nanocarreadores estudados anteriormente só conseguiram suportar uma pequena carga do composto alvo, o que impediu seu uso clínico. Conseguimos superar esse obstáculo”, destacou o Dr. Eduard Torrents.
Os nanocarreadores carregados de antibióticos também foram revestidos com uma enzima chamada DNase I. Um dos componentes que mantém os biofilmes bacterianos juntos é o DNA estrutural encontrado na matriz extracelular. A DNase I é capaz de quebrar essa ‘cola’, a matriz se solta e permite que o antibiótico penetre ainda mais no biofilme.
“Ao combinar um antibiótico com alguns agentes que perfuram o biofilme, desenvolvemos uma droga muito mais potente do que o antibiótico sozinho, que até elimina as bactérias que vivem dentro do biofilme”, explicou o pesquisador.
Usando imagens de microscopia, a equipe verificou que o novo agente não apenas dissolveu o DNA estrutural da matriz extracelular, mas também agiu sobre as bactérias no interior e as eliminou. Com uma única aplicação, os cientistas reduziram a biomassa bacteriana em mais da metade.
“Tendo alcançado uma eliminação tão significativa do biofilme com uma única dose de nosso agente, previmos que um curso completo de antibióticos poderia reduzir significativamente a carga dessas infecções extremamente difíceis de tratar”, concluiu o Dr. Eduard Torrents.
Acesse o artigo científico completo (em inglês).
Acesse a notícia completa na página da Universidade de Barcelona (em espanhol).
Fonte: Universidade de Barcelona.
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