Uma terapia de fago controlada para direcionar patógenos resistentes a medicamentos

A luta contra patógenos resistentes a medicamentos continua intensa. Embora o relatório do Center for Disease Control (CDC) 2019 "maiores ameaças" revele uma diminuição geral nas mortes relacionadas a micróbios resistentes a medicamentos em comparação com seu relatório anterior (2013), a agência também adverte que novas formas de patógenos resistentes a medicamentos ainda são emergente.

Enquanto isso, as opções para tratar infecções por esses germes estão diminuindo, confirmando as preocupações de médicos e cientistas sobre o fim da era dos antibióticos.

Sabíamos que seria um problema desde o início. Basicamente, assim que a penicilina foi descoberta, alguns anos depois, foi relatado que havia um organismo resistente. "

Irene Chen, Professor de química e bioquímica da UC Santa Barbara

Graças a fatores como transferência horizontal de genes e reprodução rápida, organismos como as bactérias Gram-negativas são capazes de evoluir mais rápido do que podemos produzir antibióticos para controlá-los.

Então, Chen e seu grupo de pesquisa estão buscando alternativas aos antibióticos, em um esforço crescente para evitar a maré de infecções bacterianas incuráveis. Em seu trabalho, o grupo se voltou para bacteriófagos, um grupo de vírus que ocorre naturalmente e que coloniza bactérias.

"Essa é a sua função natural, realmente, para crescer e matar bactérias, "disse Chen, autor de um artigo que aparece no Proceedings of the National Academy of Sciences . Aproveitando a capacidade dos bacteriófagos de se alojarem em bactérias específicas sem danificar o resto do microbioma, os pesquisadores foram capazes de usar uma combinação de nanobastões de ouro e luz infravermelha para destruir até mesmo bactérias multirresistentes sem antibióticos.

A terapia fágica não é nova, Chen disse. Na verdade, tem sido usado na ex-União Soviética e na Europa há cerca de um século, embora sejam vistos em grande parte como alternativas de último recurso aos antibióticos. Entre as questões não resolvidas da terapia fágica está a caracterização incompleta da biologia dos fagos - uma biologia que poderia permitir consequências indesejadas devido à própria rápida evolução e reprodução dos fagos, assim como as toxinas potenciais que os vírus podem carregar. Outro problema é o aspecto tudo ou nada da terapia fágica, ela adicionou.

"É difícil analisar o efeito de um tratamento com fago, "ela disse." Você pode ver que funciona completamente ou pode falhar completamente, mas você não tem o tipo de dose-resposta que deseja. "

Para superar esses desafios, o laboratório Chen desenvolveu um método de terapia fágica controlada.

"O que fizemos foi conjugar os fagos em nanobastões de ouro, "ela explicou. Esses" fanorodes "foram aplicados a bactérias em culturas in vitro de células de mamíferos e, em seguida, expostos à luz infravermelha próxima.

"Quando esses nanobastões estão animados com a foto, eles traduzem a energia da luz para o calor, "Chen disse, "e isso cria temperaturas locais muito altas."

O calor é suficiente para matar as bactérias, e também mata os fagos, evitando quaisquer evoluções adicionais indesejadas. O resultado é um míssil guiado de terapia fágica direcionada que também permite o controle da dosagem. O laboratório teve sucesso em destruir E. coli, P. aeruginosa e V. cholerae - patógenos humanos que causam sintomas agudos se não forem controlados. Eles também foram capazes de destruir com sucesso X. campestris, uma bactéria que causa o apodrecimento das plantas.

Em uma colaboração com a engenheira mecânica da UC Santa Barbara, Beth Pruitt, o laboratório determinou que, embora o calor destruísse bactérias e fagos, mais de 80% da cultura de células de mamíferos sob o biofilme de bactérias sobreviveram.

"Essa questão de saber se ele danifica os tecidos de mamíferos é muito importante, "Disse Chen." O trabalho em nanotecnologia e nanomedicina no tratamento de infecções bacterianas indica que, quando não é direcionado, realmente sobrecarrega os tecidos circundantes. "

O laboratório planeja investigar outros possíveis fagos para combater outras bactérias, possivelmente, desenvolver um método fototérmico que pudesse tratar várias infecções bacterianas.

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