Notícia

Pesquisadores avançam na direção da fagoterapia para combater bactérias e reduzir o uso de antibióticos

Fonte

Universidade de Exeter

Data

quinta-feira, 23 dezembro 2021 16:25

Áreas

Biologia. Bioquímica. Farmacologia. Imunologia.

Um número crescente de infecções, incluindo pneumonia, tuberculose, gonorreia e salmonelose, está desenvolvendo resistência aos antibióticos, o que significa que se tornam mais difíceis de tratar, resultando em taxas de mortalidade mais altas, internações hospitalares mais longas e custos mais altos.

A terapia por fagos, ou fagoterapia, é o conceito de usar vírus (fagos) que são inofensivos para os humanos para matar bactérias. A fagoterapia pode ser usada em combinação com antibióticos para curar infecções de forma mais eficaz e reduzir a oportunidade de as bactérias desenvolverem resistência aos antibióticos. No entanto, as bactérias também podem desenvolver resistência a fagos.

Um novo estudo da Universidade de Exeter, no Reino Unido, publicado na revista científica Cell Host Microbe, lançou uma nova luz sobre a melhor combinação de antibióticos e fagoteraia. Os pesquisadores conduziram experimentos de laboratório com Pseudomonas aeruginosa, uma bactéria que causa doença em pacientes imunocomprometidos e com fibrose cística. Eles expuseram a bactéria a oito tipos de antibióticos – e encontraram diferenças nos mecanismos pelos quais as bactérias desenvolvem resistência aos fagos, o que afeta o quão nocivos elas são.

Os vírus penetram nas moléculas da superfície celular para infectar as bactérias. Como o sistema imunológico humano, as bactérias têm seu próprio sistema de defesa CRISPR, feito de proteínas que combatem as infecções. Como nas respostas imunológicas humanas, isso significa que o vírus infecta a bactéria e é morto. No processo, o sistema CRISPR da bactéria aprende a reconhecer e atacar o vírus no futuro.

No entanto, a bactéria tem uma segunda opção de defesa. Eles também podem mudar sua própria superfície celular para evitar infecções, perdendo o receptor ao qual os fagos normalmente se ligam. Essa opção tem um custo para as bactérias – as bactérias se tornam menos virulentas, o que significa que não causam mais doenças, ou a doença se torna menos grave.

No estudo, quatro dos oito antibióticos testados causaram um aumento dramático nos níveis de imunidade baseada no CRISPR. Todos esses antibióticos são bacteriostáticos – eles não matam as células diretamente, mas atuam diminuindo o crescimento celular.

“A resistência aos antibióticos é um grande problema de saúde pública e precisamos tomar medidas rápidas e urgentes. A fagoterapia pode ser uma parte importante do kit de ferramentas para reduzir o uso de antibióticos e usá-los em combinação para aumentar sua eficiência. Descobrimos que, ao alterar o tipo de antibióticos usados ​​em combinação com o fago, podemos manipular como as bactérias desenvolvem resistência ao fago, aumentando as chances de que o tratamento seja eficaz. Esses efeitos devem ser considerados durante a terapia combinada de fago-antibiótico, devido às suas consequências importantes para a virulência do patógeno”, disse o Dr. Edze Westra, professor do Instituto de Meio Ambiente e Sustentabilidade da Universidade Exeter.

A fagoterapia foi usada pela primeira vez em 1919, quando o microbiologista parisiense Félix d’Hérelle deu um coquetel fágico a um menino de 12 anos, aparentemente curando sua severa disenteria. No entanto, apesar da promessa inicial, a pesquisa parou na década de 40, quando o mundo começou a adotar a rápida solução médica dos antibióticos.

Agora, a pesquisa está novamente ganhando impulso como parte da solução para reduzir a resistência aos antibióticos. Embora seja uma alternativa promissora com alguns estudos de caso notáveis ​​de fagoterapia funcionando em indivíduos, um obstáculo ao uso mais amplo é que as bactérias podem desenvolver resistência rapidamente a fagos, por meio da imunidade CRISPR-Cas ou por meio da modificação de sua superfície.

Os pesquisadores mostram que o efeito dos antibióticos bacteriostáticos que desencadeiam a imunidade CRISPR-Cas resulta da replicação mais lenta do fago dentro da célula, o que fornece mais tempo para o sistema CRISPR-Cas adquirir imunidade e eliminar a infecção por fago. A pesquisa, portanto, identifica a velocidade de replicação do fago como um fator crucial que controla a possibilidade de os sistemas CRISPR-Cas se defenderem contra vírus.

A Dra. Tatiana Dimitriu, autora principal do estudo e professora da Universidade de Exeter, disse: “Este estudo fornece uma visão fundamental sobre as restrições dos sistemas imunológicos CRISPR em face dos vírus. Foi descoberto recentemente que muitos sistemas imunológicos CRISPR-Cas estão associados a respostas celulares que fazem as bactérias desacelerar ou parar o crescimento após a infecção por fago, e especulamos que isso pode ser importante para as células desencadearem uma resposta imunológica eficaz”.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

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

Fonte: Universidade de Exeter. Imagem: Fagos atacando bactéria. Fonte: Emily Brown via Wikimedia Commons.

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