Uma 'biblioteca' de vírus que matam bactérias: aproveitando o poder dos fagos
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Estima-se que 38 biliões de bactérias vivam no corpo humano – e apenas uma pequena fracção é prejudicial à nossa saúde. Porém, os nocivos podem causar doenças graves, principalmente quando desenvolvem resistência aos antibióticos.
Para superar a resistência aos medicamentos e combater infecções graves e difíceis de tratar, os investigadores estão a recorrer a um tipo de vírus encontrado na natureza que infecta apenas bactérias: bacteriófagos, ou “fagos”, para abreviar.
Uma equipe de pesquisadores da Escola de Medicina Anschutz da Universidade do Colorado passou os últimos 15 anos compilando uma biblioteca de fagos para atingir bactérias especialmente teimosas que vivem naturalmente nos intestinos.
“Os fagos têm sido usados historicamente há décadas como ferramentas para compreender a biologia molecular, mas tem havido um ressurgimento do interesse por eles devido à crescente incidência de infecções bacterianas resistentes a antibióticos”, diz Breck Duerkop, Ph.D., professor associado do Departamento de Imunologia e Microbiologia. “Podemos isolar vírus contra infecções que são difíceis de tratar, e alguns dos vírus matam as bactérias muito rapidamente”.
Assim como as células humanas, as células bacterianas podem ser infectadas por vírus. Duerkop diz que quase todas as bactérias possuem vírus que as infectam, então os fagos são encontrados em praticamente qualquer ambiente onde as bactérias vivam. Os vírus geralmente não são considerados seres vivos, mas contêm material genético (DNA ou RNA) e podem usar células hospedeiras para fazer cópias de si mesmos.
Nas células humanas, de acordo com o Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano, um vírus entra na célula hospedeira ligando-se a um receptor na superfície celular, como uma chave que abre uma porta. Uma vez lá dentro, o DNA ou RNA das partículas virais assume o funcionamento celular e usa materiais na célula para criar mais partículas virais, que podem então infectar outras células. Os vírus interrompem a atividade celular e danificam as células hospedeiras, às vezes matando-as.
Os fagos podem abrir buracos nas paredes celulares e injetar material genético diretamente nas células bacterianas. É importante ressaltar que os fagos não podem infectar células humanas, mas podem causar danos semelhantes no interior das células bacterianas, como outros vírus causam nas células humanas.
O grupo de pesquisa de Duerkop encontra e isola fagos para estudar como eles matam bactérias, como as bactérias podem se tornar resistentes a eles e como os fagos podem ser combinados com medicamentos aprovados pela FDA para tratar pessoas com infecções bacterianas graves.
Esses pesquisadores estão especialmente interessados em bactérias resistentes ao tratamento. Eles estudam principalmente Enterococcus faecalis e Enterococcus faecium, duas espécies bacterianas altamente resistentes a medicamentos que normalmente vivem no intestino humano sem causar problemas, mas podem causar infecções graves, especialmente em pessoas com imunidade comprometida.
Outras bactérias resistentes a antibióticos, incluindo patógenos emergentes como Enterobacter hormaechei e Klebsiella oxytoca, também despertaram o interesse da equipe.
Para encontrar os fagos certos, a equipa recolhe vírus de águas residuais não tratadas, que contêm estes e outros tipos de bactérias que constituem o microbioma intestinal. Depois de expor as bactérias que estão tentando atingir nas águas residuais, os pesquisadores cultivam as bactérias em placas de ágar (conhecidas como gramados bacterianos). Eles esperam um pouco e depois extraem os fagos diretamente das placas redondas que se formam nos gramados bacterianos.
A partir daí, a equipe usa uma centrífuga para purificar as amostras de fagos e armazena-os em tampões na geladeira, onde são estáveis e têm longa vida útil.
Duerkop diz que pretende manter à mão uma variedade de fagos que possam infectar as bactérias nas quais sua equipe está interessada. Sua equipe tem atualmente mais de 30 vírus diferentes que infectam bactérias enterocócicas e cerca de 15 a 20 que infectam Enterobacter e Klebsiella.
“A ideia de gerar uma biblioteca é querer alguma diversidade”, diz Duerkop. "Nem todo fago infecta todo tipo de bactéria. Eles são muito específicos." Os fagos podem infectar amplamente cepas de uma espécie bacteriana específica ou ser específicos de uma única cepa, o que os torna muito precisos.
Os fagos têm se mostrado promissores como tratamento para esses tipos de infecções. Eles podem ser combinados com antibióticos padrão e administrados por via oral ou diretamente na corrente sanguínea por via intravenosa, especialmente se o paciente tiver uma infecção sanguínea (septicemia). Os fagos têm sido usados topicamente para tratar queimaduras infectadas e outras lesões de pele.
Os fagos não são uma panacéia e as bactérias podem desenvolver resistência aos próprios fagos, mas podem ser uma opção eficaz quando os antibióticos tradicionais não funcionam por conta própria. Duerkop diz que as infecções bacterianas resistentes aos antibióticos não irão desaparecer tão cedo, por isso é essencial continuar a pesquisar o que os fagos podem fazer.
“É imperativo que exploremos formas criativas de usar fagos em combinação com antibióticos para atingir bactérias resistentes a antibióticos”, diz Duerkop.
"Estamos apenas começando a arranhar a superfície da diversidade de fagos que têm potencial terapêutico. Ao continuar a estudar a biologia desses fagos, podemos aprender mais sobre o nosso mundo natural e o papel dos fagos nele."
Licenciatura em Ciências da Vida e Ecologia. Experiência em laboratório de microbiologia com experiência em notícias farmacêuticas nas indústrias de petróleo, gás e renováveis. Perfil completo →
Mestrado em física com experiência em pesquisa. Entusiasta de notícias científicas de longa data. Desempenha um papel fundamental no sucesso editorial da Science X. Perfil completo →
