Nova Esperança Contra Infecções Resistentes a Antibióticos
Pesquisas mostram que fagos modificados podem combater bactérias resistentes a medicamentos de forma segura.
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Índice
Antibióticos são remédios usados pra combater infecções causadas por bactérias. Tem vários tipos de antibióticos, chamados de antibióticos de amplo espectro, que conseguem tratar uma variedade de infecções bacterianas. Mas usar esses antibióticos em excesso pode resultar em bactérias que não respondem mais ao tratamento, conhecidas como bactérias multirresistentes (MDR). Quando as pessoas ficam doentes por causa dessas bactérias resistentes, elas podem acabar passando mais tempo no hospital e têm um risco maior de morrer. Além disso, o uso excessivo de antibióticos pode prejudicar as bactérias benéficas no nosso corpo, levando a outros problemas de saúde, incluindo doenças crônicas.
Bacteriófagos como Opção de Tratamento
Uma alternativa que tá sendo pesquisada pra infecções causadas por bactérias MDR são os bacteriófagos. Bacteriófagos, ou fags pra simplificar, são vírus que infectam e matam bactérias. A ideia de usar fags pra tratar infecções bacterianas existe há mais de cem anos, mas agora tá ganhando um novo interesse. Estudos mostram que os fags podem tratar com sucesso infecções causadas por bactérias MDR e podem até funcionar bem junto com antibióticos tradicionais.
Limitações da Terapia com Fagos
Apesar do sucesso da terapia com fags, ainda tem desafios a considerar. Os fags naturalmente atacam bactérias específicas. Alguns fags podem não ser eficazes contra certas cepas de bactérias. As bactérias também podem desenvolver resistência aos fags, assim como fazem com os antibióticos. Tem preocupação também que os fags possam afetar outras bactérias benéficas no corpo.
Pra expandir o uso da terapia com fags, os cientistas estão pesquisando formas de modificar os fags. Isso inclui fazer com que eles consigam atacar uma maior variedade de bactérias, aumentar a capacidade de matar e garantir que não afetem outras bactérias no corpo.
Preocupações Regulatórias
Outro desafio com a terapia com fags é garantir seu uso seguro. As autoridades regulatórias estão cautelosas sobre como os fags modificados podem se comportar no corpo humano ou no ambiente. Uma solução pra essas preocupações de segurança é criar sistemas que impeçam os fags modificados de se espalharem além do uso pretendido. Isso envolve modificar a composição genética dos fags pra que eles só possam se replicar em condições ou ambientes específicos.
Criando um Sistema de Biocontenção para Fags
Neste estudo, os pesquisadores desenvolveram uma forma simples de criar um sistema de biocontenção pra fags. Esse sistema se baseia em um tipo especial de material genético chamado tRNA supressor âmbar, que permite que o fag se replique apenas na presença desse material genético específico. Ao modificar os fags pra depender desse tRNA âmbar, os pesquisadores conseguem evitar que eles se reproduzam e se espalhem de forma indesejada quando esse tRNA não está presente.
O sistema foi testado usando diferentes cepas de bactérias pra garantir que funcionasse de forma eficaz. Os fags modificados ainda podiam infectar e matar as bactérias alvo sem prejudicar cepas que não eram o alvo.
Métodos Usados no Estudo
Bactérias e Condições de Crescimento
O estudo usou várias cepas da bactéria E. coli. Essas cepas foram cultivadas em um caldo nutricional especial pra prepará-las pros experimentos. O objetivo era ver como os fags modificados se comportavam quando expostos a essas bactérias.
Criando Mutantes de Fags
Os pesquisadores projetaram versões mutantes de um fag específico chamado ϕX174. Eles alteraram certos genes nesses fags pra torná-los dependentes do tRNA âmbar. Isso foi feito através de uma série de passos cuidadosamente planejados pra garantir que os mutantes funcionassem corretamente.
Testando a Eficácia dos Fags
Os pesquisadores testaram esses fags modificados expondo-os a várias bactérias. Eles observaram o quão bem os fags conseguiam infectar e matar as bactérias enquanto garantiam que não afetariam outras cepas que não eram o alvo.
Observações dos Experimentos
Os experimentos mostraram que os fags modificados foram eficazes em infectar suas bactérias alvo, levando à morte celular. Além disso, quando o tRNA âmbar não estava presente, esses fags não conseguiam se replicar, o que minimizava qualquer risco de se espalharem descontroladamente.
Desempenho Contra Diferentes Cepas Bacterianas
O estudo descobriu que diferentes fags modificados apresentaram desempenhos diferentes dependendo da cepa bacteriana que estavam atacando. Alguns mostraram uma forte lise, ou destruição das bactérias, enquanto outros eram menos eficazes. Essa variação destaca a importância de testar os fags em múltiplas cepas bacterianas pra garantir a eficácia.
Efeitos em Bactérias Não-alvo
Os fags modificados foram testados em cepas bacterianas não-alvo pra confirmar que não as prejudicariam. Os resultados indicaram que mesmo em altas concentrações, os fags não afetaram o crescimento dessas cepas não-alvo. Essa descoberta é significativa porque mostra que o sistema de biocontenção ajuda a focar o tratamento com fags apenas nas bactérias nocivas.
Implicações para a Terapia com Fags
O estudo sugere que o sistema de biocontenção descrito poderia permitir um uso mais amplo da terapia com fags. Ele dá aos cientistas uma ferramenta pra garantir que os fags não consigam se replicar e se espalhar de maneiras indesejadas. Como a terapia com fags oferece uma solução potencial pra resistência a antibióticos, ter um método confiável e seguro pra usar esses tratamentos pode ser muito importante pra saúde pública.
Direções Futuras
Ainda tem muitas coisas a considerar pra frente. O sistema de biocontenção é atualmente projetado pra E. coli, mas pode ser adaptado pra outros tipos de bactérias. Mais pesquisa é necessária pra melhorar ainda mais o sistema e avaliar sua eficácia em uma escala maior.
O custo de produzir fags modificados pode ser um obstáculo pro uso em larga escala. No entanto, os pesquisadores acreditam que com melhores métodos de criação desses fags, os custos podem ser gerenciados. Se der certo, isso poderia levar a opções de tratamento mais acessíveis pras infecções bacterianas.
Conclusão
Usar fags modificados apresenta uma avenida promissora pra tratar infecções causadas por bactérias resistentes a antibióticos. O desenvolvimento de um sistema de biocontenção que previna os fags de se espalharem demais é crucial pra garantir seu uso seguro. A pesquisa contínua na terapia com fags vai ajudar a abordar limitações atuais e abrir caminho pra tratamentos inovadores que podem salvar vidas na luta contra infecções bacterianas.
Título: Designing a simple and efficient phage biocontainment system using the amber suppressor
Resumo: Multidrug-resistant infections are becoming increasingly prevalent worldwide. One of the fastest emerging alternative and adjuvant therapies being proposed is phage therapy. Naturally-isolated phages are used in the vast majority of phage therapy treatments today. Engineered phages are being developed to enhance the effectiveness of phage therapy, but concerns over their potential escape remains a salient issue. To address this problem, we designed a biocontained phage system based on conditional replication using amber stop codon suppression. This system can be easily installed on any natural phage with a known genome sequence. To test the system, we mutated the start codons of three essential capsid genes in the phage {phi}X174 to the amber stop codon (TAG). These phages were able to efficiently infect host cells expressing the amber initiator tRNA, which suppresses the amber stop codon and initiates translation at TAG stop codons. The amber phage mutants were also able to successfully infect host cells and reduce their population on solid agar and liquid culture but could not produce infectious particles in the absence of the amber initiator tRNA or complementing capsid gene. We did not detect any growth-inhibiting effects on E. coli strains known to lack a receptor for {phi}X174, and we show that engineered phages have a limited propensity for reversion. The approach outlined here may be useful to control engineered phage replication in both the lab and clinic.
Autores: Paul R Jaschke, P. R. Tsoumbris, R. Vincent
Última atualização: 2024-07-29 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.29.605542
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.29.605542.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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