Notícia

Nêutrons, biomoléculas e o desenvolvimento de vacina para microrganismos multirresistentes

Fonte

TU Munique | Universidade Técnica de Munique

Data

domingo, 16 abril 2023 15:35

Áreas

Bioinformática. Biologia. Bioquímica. Biotecnologia. Desenvolvimento de Fármacos. Imunologia. Medicina Nuclear. Microbiologia. Modelagem Computacional. Saúde Pública. Vacinas.

Bactérias resistentes a todos os antibióticos convencionais causam mais de um milhão de mortes a cada ano. Consequentemente, pesquisadores de todo o mundo estão buscando novas abordagens terapêuticas para combater esses patógenos. Há dois anos, uma equipe internacional em Grenoble, na França, identificou um ingrediente ativo adequado para a produção de uma vacina contra a bactéria multirresistente Pseudomonas aeruginosa. E a vacina foi testada com sucesso em camundongos.

“Como em muitas novas vacinas, neste caso o princípio ativo está embutido em lipossomas. A exata caracterização e compreensão dessas biomoléculas nanoscópicas é um fator chave no desenvolvimento e otimização de futuras vacinas”, disse o Dr. Marco Maccarini, biofísico da Centro Nacional de Pesquisa Científica da França (CNRS). Juntamente com especialistas do laboratório TIMC da Universidade Grenoble Alpes (UGA) e da Fonte de Nêutrons Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) da Universidade Técnica de Munique (TU Munique), na Alemanha, ele analisou com sucesso a estrutura da vacina candidata contra Pseudomonas aeruginosa.

A vacina consiste em biomoléculas com tamanhos da ordem de 100 nanômetros. Essas moléculas são compostas principalmente por lipídios, que formam pequenas bolhas ou lipossomas devido às suas propriedades bioquímicas. Essas bolhas podem, por sua vez, proteger e transportar os ingredientes ativos reais. No caso da vacina contra Pseudomonas aeruoginosa, esse princípio ativo é a proteína OprF. “Em geral, o ingrediente ativo pode se encaixar no lipossoma em várias posições – por exemplo, interna ou externamente. Mas é melhor reconhecido pelo sistema imunológico quando está integrado na dupla camada lipídica. Assim, a estrutura da biomolécula é decisiva na eficácia de uma vacina”, explicou o Dr. Marco Maccarini.

Radiação não destrutiva

Tais detalhes estruturais não são visíveis a olho nu. Os microscópios ópticos não possuem resolução suficiente para a investigação de lipossomas. Embora a radiação de raios X tenha comprimentos de onda mais curtos, ela não é adequada para análise estrutural, pois a radiação pode danificar as biomoléculas em certas circunstâncias. “Mas os feixes de nêutrons são ideais: eles interagem apenas com núcleos atômicos e, portanto, não causam danos ou alterações estruturais. Assim, as amostras podem ser investigadas em sua condição original”, disse o Dr. Marco Maccarini.

O pesquisador encontrou tudo o que precisava para analisar a nova vacina candidata no FRM II em Garching, perto de Munique: um alto fluxo de nêutrons, um laboratório bem equipado e o Dr. Aurel Radulescu, especialista na medição de espalhamento de baixo ângulo, uma tecnologia que pode ser usada para investigar as moléculas de tamanho nanométrico em detalhes.

Modelo de computador representa a estrutura das vacinas

“No nosso caso, o desafio foi usar o difratômetro, que mede o espalhamento dos nêutrons pelos núcleos atômicos, para distinguir entre as proteínas e os lipídios da amostra”, lembrou o Dr. Aurel Radulescu, que supervisiona o difratômetro de espalhamento de baixo ângulo KWS-2 para o Forschungszentrum Jülich (FZJ) em Garching. Ele acrescentou que foi necessário um truque para finalmente fazer essa distinção funcionar: “Realizamos as medições com diferentes combinações de solventes – água normal e água pesada contendo deutério, misturadas em várias concentrações”. Como os nêutrons ‘vêem’ o hidrogênio normal e o deutério de maneira diferente, o resultado foram imagens da amostra com diferentes contrastes que continham informações distintas.

Para a análise, a equipe de pesquisa desenvolveu um modelo de computador que representa a estrutura da vacina candidata. “Isso nos permite não apenas renderizar a estrutura de duas camadas dos lipídios, mas também determinar a posição média e a quantidade do ingrediente ativo OprF que está embutido entre as duas camadas lipídicas”.

O novo modelo também pode ser usado para investigar a estrutura de novas vacinas baseadas em lipossomas e para otimizar seu desenvolvimento.

Os resultados foram publicados na revista científica Langmuir.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Técnica de Munique (em inglês).

Fonte: Monika Weiner e Stefanie Reiffert, Centro de Comunicação Corporativa da TUM. Imagem: Dra. Jia-Jheng Kang prepara medições para as vacinas. Fonte: Bernhard Ludewig, FRM II/TUM.

Em suas publicações, o Canal Farma da Rede T4H tem o único objetivo de divulgação científica, tecnológica ou de informações comerciais para disseminar conhecimento. Nenhuma publicação do Canal Farma tem o objetivo de aconselhamento, diagnóstico, tratamento médico ou de substituição de qualquer profissional da área da saúde. Consulte sempre um profissional de saúde qualificado para a devida orientação, medicação ou tratamento, que seja compatível com suas necessidades específicas.