Notícia

Máquinas moleculares acionadas por luz podem tratar infecções resistentes a antibióticos

Fonte

Universidade Rice

Data

segunda-feira, 6 junho 2022 12:15

Áreas

Biologia. Biologia Molecular. Bioquímica. Doenças Infecciosas. Farmacologia. Medicina de Precisão. Nanociências. Química Medicinal. Resistência a Antibióticos. Saúde Pública.

A última versão de máquinas moleculares em nanoescala desenvolvidas na Universidade Rice, nos Estados Unidos, são ativadas por luz visível em vez de ultravioleta (UV), como nas versões anteriores. Elas também provaram ser eficazes em matar bactérias através de testes em infecções reais.

Seis variantes de máquinas moleculares foram testadas com sucesso pelo Dr. James Tour e sua equipe na Universidade Rice. Todas elas ‘perfuraram’ as membranas de bactérias gram-negativas e gram-positivas em menos de dois minutos. A resistência se mostrou inútil para bactérias que não possuem defesas naturais contra invasores mecânicos. Isso significa que é improvável que desenvolvam resistência, oferecendo potencialmente uma estratégia para derrotar as bactérias que se tornaram imunes aos tratamentos antibacterianos padrão ao longo do tempo.

“Digo aos alunos que, quando tiverem a minha idade, bactérias resistentes a antibióticos farão com que a COVID pareça um passeio no parque. Os antibióticos não serão capazes de impedir que 10 milhões de pessoas por ano morram de infecções bacterianas. Mas [essa nova solução] realmente consegue impedir.”

O estudo inovador, liderado pela Dra. Ana Santos, foi publicado na revista Science Advances.

Como a exposição prolongada aos raios UV pode ser prejudicial aos seres humanos, a equipe de pesquisa da Universidade Rice vem refinando suas moléculas há anos. A nova versão obtém sua energia da luz ainda azulada a 405 nanômetros, girando os eixos das moléculas de 2 a 3 milhões de vezes por segundo.

Tem sido sugerido por outros pesquisadores que a luz nesse comprimento de onda tem propriedades antibacterianas suaves próprias, mas a adição de máquinas moleculares a sobrecarrega, disse o professor James Tour, que sugeriu que infecções bacterianas como as sofridas por vítimas de queimaduras e pessoas com gangrena serão alvos precoces.

As máquinas são baseadas no trabalho do Dr. Bernard Feringa, vencedor do Prêmio Nobel de Química em 2016, que desenvolveu a primeira molécula com um rotor em 1999 e conseguiu que o rotor girasse de forma confiável em uma direção. O Dr. James Tour e sua equipe apresentaram seus exercícios avançados em um artigo publicado na revista Nature em 2017.

Os primeiros testes das novas moléculas em modelos de infecção por queimaduras confirmaram sua capacidade de matar rapidamente bactérias, incluindo Staphylococcus aureus resistente à meticilina, uma causa comum de infecções de pele e tecidos moles que foi responsável por mais de 100.000 mortes em 2019.

A equipe alcançou a ativação da luz visível adicionando um grupo de nitrogênio. “As moléculas foram modificadas com diferentes aminas no estator (parte estacionária) ou na porção do rotor da molécula para promover a associação entre as aminas protonadas das máquinas e a membrana bacteriana de carga negativa”, disse o Dr. Dongdong Liu, agora cientista da Arcus Biosciences, na Califórnia.

Os pesquisadores também descobriram que as máquinas efetivamente quebram biofilmes e células persistentes, que ficam inativas para evitar drogas antibacterianas. “Mesmo que um antibiótico mate a maior parte de uma colônia, muitas vezes há algumas células persistentes que, por algum motivo, não morrem”, disse o Dr. James Tour.

Assim como nas versões anteriores, as novas máquinas também prometem reviver medicamentos antibacterianos considerados ineficazes. “Perfurar as membranas dos microrganismos permite que drogas ineficazes entrem nas células e superem a resistência intrínseca ou adquirida”, disse a Dra. Ana Santos, que atualmente está no terceiro ano da bolsa global de pós-doutorado na Universidade Rice. A pesquisadora continua na Fundación de Investigación Sanitaria de las Islas Baleares (IdISBA), na Espanha.

O laboratório está trabalhando para um melhor direcionamento das bactérias para minimizar os danos às células de mamíferos, ligando tags peptídicas específicas de bactérias às máquinas para direcioná-las para patógenos de interesse. “Mas mesmo sem isso, o peptídeo pode ser aplicado em um local de concentração bacteriana, como em uma área de queimadura”, concluiu a Dra. Ana Santos.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Rice (em inglês).

Fonte: Jeff Falk e Mike Williams, Universidade Rice. Imagem: esquemas mostram duas variantes de máquinas moleculares ativadas por luz desenvolvidas na Universidade Rice que perfuram e destroem bactérias resistentes a antibióticos. Fonte: Grupo de Pesquisa do Dr. James Tour, Universidade Rice.

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