Domando patógenos com muco e fagos

Milhões de pessoas são tratadas com antibióticos todos os anos para infecções ou como medida preventiva. Os Centros para Controle e Prevenção de Doenças relatam que pelo menos 2,8 milhões de pessoas são infectadas com bactérias resistentes a antibióticos a cada ano, o que significa que os germes encontraram maneiras de dominar os antibióticos e continuar a crescer. O tratamento de infecções resistentes a antibióticos é caro e demorado. Duas equipes de cientistas financiados pelo NIBIB têm trabalhado para encontrar soluções alternativas para o tratamento de infecções bacterianas, especialmente bactérias resistentes a antibióticos.

Como o seu nariz escorrendo combate as bactérias?

p O nariz escorrendo não é o único lugar onde existe muco em nosso corpo; também alinha muitas passagens, como o sistema digestivo, para mantê-los lubrificados. Pesquisadores do Massachusetts Institute for Technology (MIT) descobriram que os açúcares no muco ajudam a controlar e desarmar os micróbios incômodos em nossos corpos. A maioria das pessoas acha que a substância viscosa é um incômodo e nojento, mas desempenha um papel vital em muitos sistemas corporais.

p Mucins, o componente formador de gel no muco, são revestidos de glicanos, ou açúcares, e são conhecidos por suprimir a formação de biofilme, uma forma de crescimento microbiano frequentemente associada a infecções e difícil de tratar com antibióticos. Este estudo, publicado na Nature Microbiology, encontra uma gama mais ampla de funções para os glicanos ligados às mucinas. Os pesquisadores acham que podem não precisar realmente matar os micróbios traquinas, mas ao invés, desarmá-los e torná-los menos infecciosos.

p Os antibióticos estão se tornando menos eficazes contra bactérias de adaptação rápida. Precisamos aproveitar os mecanismos de defesa que ocorrem naturalmente para nos proteger dos micróbios. "

David Rampulla, Ph.D., diretor do programa NIBIB Biomateriais e Construções Biomoleculares

p O muco está densamente repleto de micróbios nocivos, então, como o corpo usa essa substância viscosa para prevenir infecções? Alguém poderia pensar que algo no muco pode matar as bactérias. A equipe do MIT, liderado por Katharina Ribbeck, Ph.D., Professor do Departamento de Engenharia Biológica, descobriu que o muco doma os patógenos contidos em sua matriz pegajosa, de modo que o sistema imunológico pode entrar em ação e lutar quando necessário; mas o muco não mata as bactérias por conta própria.

p Muitos costumavam pensar que a rede estrutural de muco era puramente para fins mecânicos, mas aprendemos que ele também desempenha um papel crítico na maneira como controla os patógenos problemáticos. Estamos testando para ver se essa função é universal em muitas espécies. "

Katharina Ribbeck, Ph.D., Professor do Departamento de Engenharia Biológica, MIT

p Os pesquisadores dissecaram as diferentes partes do muco e descobriram que o ingrediente chave que domava as bactérias eram os glicanos. Os glicanos são cadeias de moléculas de açúcar que formam estruturas ramificadas. Os pesquisadores questionaram se os glicanos teriam o mesmo poder sem os outros componentes do muco. Os resultados confirmaram que os glicanos são robustos na eliminação de patógenos por conta própria.

p Este estudo se concentrou na resposta dos glicanos a uma bactéria específica, P. aeruginosa, que causa infecções em pessoas com sistema imunológico comprometido. Estudante graduado, Kelsey Wheeler, descobriram que os glicanos tornaram as bactérias menos potentes ao suprimir as vias genéticas responsáveis ​​pelas comunicações bacterianas e aquelas que permitem a aglomeração ou a produção de toxinas. Essas vias permitem seu comportamento infeccioso.

p Ribbeck disse que um de seus maiores desafios tem sido convencer as pessoas de que vale a pena estudar o muco e não apenas um resíduo. "Podemos criar abordagens terapêuticas alternativas que não usem antibióticos para matar micróbios, mas, em vez disso, use a forma de engenharia biológica da natureza - muco, "disse Ribbeck.

p O próximo passo para Ribbeck é quebrar o código do glicano e entender quais glicanos domam um patógeno específico e como eles se ligam. Ela também quer saber mais sobre se e como os micróbios podem sentir os glicanos e, consequentemente, tentar escapar deles. Muitos tipos diferentes de bactérias coexistem em comunidades dentro de nossos corpos e, em parte, compõem o microbioma de uma pessoa, que desempenha um papel essencial na digestão e saúde imunológica. Ribbeck acredita que os glicanos desempenham um papel significativo na manutenção e alteração do microbioma em nossos corpos, e seu laboratório está começando a testar a teoria.

Fabricação de vírus para combater bactérias resistentes a antibióticos

p Timothy Lu, Ph.D., um professor associado do MIT no Departamento de Engenharia Biológica e Engenharia Elétrica e Ciência da Computação, tem trabalhado em outra abordagem alternativa para o tratamento de infecções bacterianas resistentes a antibióticos. Lu está desenvolvendo uma maneira de criar um tipo especial de vírus chamado bacteriófago ou fago para matar diferentes cepas de E. coli.

p Os antibióticos normalmente inibem ou regulam enzimas que são responsáveis ​​por controlar o crescimento e a propagação de bactérias, dando tempo ao sistema imunológico para combater infecções. Os fagos matam as bactérias por meio de um mecanismo diferente. Mais comumente, Os fagos reconhecem um receptor específico em uma bactéria que permite que eles se liguem e injetem seu vírus na bactéria. O vírus se replicará e acabará matando as bactérias.

p "Usar fagos para tratar infecções resistentes a antibióticos não é um conceito novo, "disse o Lu. Ele explicou que se podia fazer uma extensa, triagem oportuna para identificar fagos de ocorrência natural que matam tipos específicos de bactérias. "Mas no final da tela, você provavelmente ficará com um grupo diversificado de fagos que serão difíceis de fabricar e aumentar em um reproduzível comercialmente, maneira econômica. "

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