Quando os primeiros antibióticos foram descobertos no início do século 20, a taxa de morte por doenças infecciosas caiu drasticamente.

Mas o surgimento de bactérias multirresistentes vem aumentando muito .

O uso indevido de antibióticos coloca a humanidade sobre um grande risco. Até 2050 as doenças infecciosas podem se tornar a principal causa de morte em todo o mundo. Será uma triste volta ao passado.

Em uma tentativa de aumentar o arsenal disponível para enfrentar essa ameaça, cientistas do Institut Pasteur , do CNRS e da Universidade Politécnica de Madri desenvolveram com sucesso uma arma biológica, os antibióticos inteligentes. Antibióticos à propósito é uma classe de medicamentos que vem sendo cada vez mais prescritos por dentistas como se pode ler neste post.

São uma unidade genética bacteriana com incrível poder. Podem eliminar especificamente múltiplas bactérias resistentes a antibióticos sem destruir as bactérias que são benéficas ao corpo.
Ao contrário de outras abordagens em desenvolvimento. Esta nova ferramenta está associada a uma taxa mínima de emergência de nova resistência. Os resultados foram publicados na revista Nature Biotechnology em 15 de abril de 2019.

A descoberta de antibióticos na década de 1930 preparou o caminho para um progresso médico e social sem precedentes.

Os últimos 20 anos viram o surgimento de mecanismos de resistência bacteriana que estão se espalhando por todo o planeta.

Poucos novos antibióticos estão sendo criados. O tempo que leva da introdução de um novo fármaco até o aparecimento de resistência vem se tornando cada vez menor. A resistência põe em risco a nossa capacidade de tratar doenças infecciosas, dando origem a incapacidade e morte.

Quando um tratamento antibiótico é utilizado, as moléculas terapêuticas atacam todas as bactérias da microbiota .
Essa destruição não direcionada leva à disbiose.
Disbiose é uma ruptura no equilíbrio do ecossistema bacteriano. Esta ruptura pode resultar no surgimento de bactérias oportunistas e à resistência ao antibiótico usado.
O impacto prejudicial da disbiose pode ser evitado pelo desenvolvimento de estratégias antimicrobianas altamente específicas.

Por exemplo, a ferramenta CRISPR-Cas9 pode ser usada para direcionar os genes de resistência em bactérias patogênicas.
Mas a taxa de falha associada à técnica é relativamente alta. Isto acontece quando o patógeno consegue escapar dos vários mecanismos de defesa empregados pelo organismo infectado.

Neste novo estudo, uma equipe científica desenvolveu uma estratégia alternativa .
Alternativa essa baseada na expressão específica de toxinas extremamente poderosas administradas por conjugação. A esta nova arma denominamos antibióticos inteligentes.

Conjugação é um processo usado por bactérias para troca de genes através de plasmídeos.
Plasmídeos são moléculas de DNA que são específicas dos genomas bacterianos.
Nesta nova estratégia, o gene que codifica a toxina está dentro do plasmídeo.

O uso de toxinas do sistema toxina-antitoxina do tipo II pareceu uma boa ideia. Pois ao que parece as bactérias não desenvolvem resistência a esse arsenal.
Mas um dos desafios deste método é como controlar o poder absoluto dessas toxinas.
Isto foi feito separando seus genes em dois fragmentos. Isso garante que eles só serão eficazes se as duas partes puderem ser recombinadas .

Os cientistas verificaram a natureza específica desta toxina em Vibrio cholerae.

É uma bactéria marinha cujos hospedeiros naturais são certos peixes e mariscos.
“Em primeiro lugar, queríamos ativar a expressão de toxinas em Vibrio cholerae.

Utilizamos um promotor (uma região de DNA necessária para a transcrição) especificamente reconhecido por esta bactéria que expressa e ativa o complexo de toxina”, diz o pesquisador.

Eles então refinaram essa “arma” ainda mais. Assim a toxina só seria capaz de atingir cepas de Vibrio cholerae resistentes a antibióticos.

Isso envolveu a criação de um módulo genético que expressa um inibidor de toxina altamente específico, uma antitoxina. Esta antitoxina não é mais produzida quando a bactéria contém genes de resistência. Eis o diferencial . Essa nova classe  de arma biológica vem sendo chamada de antibióticos inteligentes.
Ao combinar estes dois procedimentos, eles desenvolveram uma estrutura genética cuja eficácia foi verificada in vivo nas comunidades naturais complexas de bactérias no peixe-zebra e Artemia microbiotas.

“O nível de fuga para essa estratégia alternativa é muito baixo . Ela pode ser facilmente adaptada para a destruição específica de vários outros patógenos. Agora, precisamos melhorar o processo de entrega do gene pelo plasmídeo”, conclui o pesquisador.

O antibiótico inteligente atua como uma bomba genética e ao se aproximar de bactérias ruins, detectará certos sinais moleculares.

Sinais como virulência ou resistência a antibióticos, que a desencadearão ao matar bactérias. No entanto, se for introduzido em uma bactéria do bem, não fará nada.

Este mecanismo de ativação seletiva de antibióticos pode ser programado para atacar várias bactérias resistentes. Isto é possível graças a uma molécula chamada intein para a qual o Instituto Pasteur apresentou um pedido de patente. A intein compõe o cérebro dos antibióticos inteligentes.

“Conseguimos que nosso antibiótico inteligente remova a cólera resistente a antibióticos das zebras infectadas e que o restante das bactérias presentes nesses peixes não seja atingido e sobreviva”, diz o pesquisador da UPM.

Em sua opinião, isso é importante porque a cólera afeta mais de um milhão de pessoas a cada ano. Em casos graves, causa morte.

Isto é ciência pura. Por isso devemos continuar a explorar como esses antibióticos inteligentes farão parte de nosso dia a dia. O próximo passo será realizar experimentos com camundongos. Se os resultados forem positivos diz Rodríguez-Patón, passaremos a utilizar os antibióticos inteligentes em pessoas para tratar infecções bacterianas multirresistentes.

Além das organizações mencionadas no primeiro parágrafo, esta pesquisa recebeu financiamento do projeto europeu H2020 Future and Emerging Technologies, do Ibeid Labex e da French Foundation for Medical Research (FRM).

Este vídeo ilustra a ação destes antibióticos inteligentes:

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