O Impacto das Mudanças Genéticas na Resistência ao Tratamento em Vermes
Analisando como as mudanças genéticas afetam a eficácia dos medicamentos contra vermes transmitidos pelo solo.
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Índice
- Entendendo a Resistência
- O Problema da Pesquisa
- Objetivo do Estudo
- Ética do Estudo
- Métodos para Analisar Mudanças Genéticas
- Coleta e Processamento de Amostras
- Resultados sobre Mudanças Genéticas
- Avaliando a Precisão e Confiabilidade dos Métodos
- Discussão sobre Efeitos Ambientais
- Implicações para Pesquisas Futuras
- Desafios na Coleta e Análise de Amostras
- Importância da Quantificação Precisa
- Conclusão
- Fonte original
Em várias partes do mundo, crianças em idade escolar costumam enfrentar problemas de saúde por infecções causadas por vermes transmitidos pelo solo, como lombrigas, ancilostomídeos e tricurídeos. Essas infecções podem trazer sérios problemas de saúde, tornando importante encontrar métodos de tratamento eficazes. Dois medicamentos comuns usados para tratar essas infecções são albendazol (ALB) e mebendazol (MEB). Esses remédios são eficazes para muitas crianças e são amplamente usados em programas de desverminação nas escolas.
Em 2022, cerca de 390 milhões de crianças receberam esses medicamentos, cobrindo aproximadamente 62% dos que correm risco de sérios problemas de saúde devido a essas infecções por vermes. A Organização Mundial da Saúde (OMS) espera reduzir a prevalência de infecções severas para menos de 2% até o ano de 2030. No entanto, há preocupações crescentes de que, com o tempo, o uso contínuo desses medicamentos possa fazer com que os vermes fiquem resistentes a eles.
Entendendo a Resistência
A resistência ocorre quando os vermes se adaptam aos medicamentos, tornando-os menos eficazes. O ALB e o MEB atuam mirando uma proteína específica nos vermes. Quando esses medicamentos são administrados em doses fixas, podem não funcionar tão bem para todos os tipos de vermes presentes. Isso é particularmente preocupante porque a resistência a esses medicamentos já foi observada em animais e pode, eventualmente, afetar o tratamento humano.
Pesquisas mostram que a resistência está ligada a mudanças específicas no material genético dos vermes. Essas mudanças, chamadas de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs), podem acontecer em certos genes que são importantes para como os vermes respondem aos medicamentos. Por exemplo, em algumas lombrigas, SNPs em posições específicas em seu código genético podem afetar diretamente sua capacidade de responder ao tratamento.
Enquanto há evidências claras de que esses SNPs levam à resistência em lombrigas de animais, pouco se sabe sobre como eles afetam os vermes humanos. Essa lacuna de conhecimento é preocupante porque entender essas Mudanças Genéticas poderia ajudar a desenvolver melhores estratégias de tratamento.
O Problema da Pesquisa
Existem várias razões pelas quais informações sobre como essas mudanças genéticas afetam os vermes humanos são escassas. Primeiro, não há muitos estudos que avaliaram a eficácia desses medicamentos ao longo do tempo, e muitos dos que existem têm falhas de design. Em alguns casos, os pesquisadores não acompanharam o suficiente para ver se os medicamentos estavam funcionando.
Segundo, quando os estudos analisaram mudanças genéticas, eles geralmente envolveram apenas um número pequeno de amostras ou estavam limitados a áreas geográficas específicas em certos países. Isso significa que os achados podem não ser aplicáveis em todos os lugares. Terceiro, diferentes estudos usam uma variedade de métodos para coletar e analisar dados genéticos, o que pode dificultar a comparação dos resultados.
Além disso, existem algumas diferenças na forma como os genes em vermes de animais e humanos funcionam, o que adiciona complexidade à compreensão da resistência. Como resultado, é desafiador saber em quais mudanças genéticas focar para monitorar a resistência em vermes humanos de forma eficaz.
Objetivo do Estudo
O principal objetivo deste estudo foi descobrir mais sobre como as mudanças genéticas nos vermes podem afetar sua resistência aos medicamentos. Para isso, os pesquisadores queriam ver se certos SNPs em um gene específico poderiam servir como indicadores de resistência. Eles testaram métodos desenvolvidos anteriormente para analisar material genético de várias Amostras de fezes coletadas durante ensaios passados para ver como os Tratamentos funcionaram.
Esses ensaios ocorreram em três locais diferentes, e todos seguiram diretrizes rigorosas para garantir consistência na forma como mediram a eficácia e coletaram dados. Comparando os resultados desses locais, os pesquisadores poderiam procurar padrões relacionados à resistência aos medicamentos.
Ética do Estudo
Antes de realizar os ensaios, os pesquisadores tiveram que garantir que seguissem diretrizes éticas e obtivessem aprovação de comitês relevantes. Eles também registraram o estudo em bancos de dados de ensaios clínicos para manter a transparência.
Métodos para Analisar Mudanças Genéticas
Os pesquisadores usaram um processo específico conhecido como PCR para analisar o material genético das amostras de fezes coletadas. Eles focaram em partes específicas do código genético que acreditam estar associadas à resistência aos medicamentos. Queriam garantir que seus métodos fossem precisos e confiáveis.
Para confirmar seus resultados, eles incluíram amostras de controle com características genéticas conhecidas. Também realizaram testes para determinar os limites inferiores de detecção e a precisão de seus métodos.
Coleta e Processamento de Amostras
As amostras de fezes usadas neste estudo vieram de crianças envolvidas em três ensaios clínicos diferentes na Etiópia, Laos e na Ilha de Pemba. Esses ensaios foram projetados para avaliar a eficácia de uma única dose de ALB contra infecções por vermes em crianças em idade escolar. As amostras foram coletadas e vários métodos de teste foram utilizados para verificar a presença de vermes.
Os pesquisadores tinham como objetivo criar dois conjuntos de amostras para diferentes análises. Um conjunto analisava a relação entre mudanças genéticas e a história de uso de medicamentos na área. O outro conjunto se concentrava em como as mudanças genéticas estavam relacionadas à eficácia do medicamento para as crianças em específico.
Para garantir os melhores resultados, escolheram especificamente amostras que tinham uma maior presença de vermes em suas fezes antes do tratamento.
Resultados sobre Mudanças Genéticas
Após analisar as amostras dos ensaios, os pesquisadores observaram quantas e quais mudanças genéticas estavam presentes. Descobriram que mudanças genéticas poderiam ser detectadas em diferentes locais do estudo, que tinham histórias variadas de uso de medicamentos.
No entanto, a frequência geral dessas mudanças genéticas era baixa. Os resultados indicaram que, enquanto algumas crianças apresentaram mudanças específicas em seus genes ligadas à eficácia do tratamento, a maioria não mostrou resistência significativa.
Os pesquisadores também compararam os achados genéticos com as respostas aos tratamentos. Eles queriam ver se havia alguma conexão entre a presença dessas mudanças genéticas e quão bem as crianças responderam ao medicamento após recebê-lo.
Avaliando a Precisão e Confiabilidade dos Métodos
Para avaliar a confiabilidade de seus métodos analíticos, os pesquisadores realizaram testes para ver quão precisamente podiam identificar mudanças genéticas. Descobriram que, embora seus métodos gerassem informações úteis, houve limitações e variações nos resultados dependendo do tipo de verme e da região genética específica que testaram.
Eles também notaram que seus testes tendiam a superestimar a frequência de algumas mudanças genéticas. Isso significa que, embora pudessem identificar algumas mudanças genéticas, pode ser que não tivessem capturado todas as ocorrências com precisão.
Discussão sobre Efeitos Ambientais
Os achados mostraram alguns padrões entre a presença de mudanças genéticas e a história de uso de medicamentos. Por exemplo, em alguns locais onde o uso de medicamentos era mais comum, frequências mais altas de resistência foram observadas, o que se alinha com o que se espera com base em pesquisas em animais.
No entanto, as mudanças não eram consistentes entre as diferentes espécies de vermes. Isso indica que, enquanto algumas mudanças genéticas estão intimamente ligadas à resistência em certos tipos de vermes, podem não ser tão relevantes para outros.
Além disso, não houve conexões claras entre as mudanças genéticas nos vermes e seu desempenho após o tratamento. Em algumas situações, crianças que responderam bem ao medicamento ainda apresentaram marcadores genéticos associados à resistência.
Implicações para Pesquisas Futuras
Os achados destacam a necessidade de estudos mais detalhados focados em mudanças genéticas em vermes humanos, especialmente em áreas onde há um alto uso de medicamentos para desverminação. É crucial continuar monitorando essas mudanças para adaptar estratégias de tratamento e garantir que permaneçam eficazes.
Além disso, pesquisadores devem considerar olhar para vários genes além do β-tubulina ao avaliar resistência. Com os avanços em tecnologias de sequenciamento, será possível analisar o genoma completo desses vermes para identificar outros fatores que podem contribuir para a resistência.
Desafios na Coleta e Análise de Amostras
Um dos principais desafios enfrentados durante o estudo foi a dificuldade em obter DNA suficiente dos vermes presentes nas amostras de fezes coletadas. Os ovos de alguns vermes têm camadas protetoras grossas que dificultam a extração do material genético.
Como resultado, muitas amostras não produziram DNA utilizável. Isso não apenas limitou a quantidade de informação genética disponível, mas também levantou questões sobre a confiabilidade das frequências de SNPs relatadas no estudo.
Para melhorar os rendimentos de DNA no futuro, os pesquisadores podem precisar considerar diferentes métodos de coleta de amostras ou aumentar o número de amostras de fezes analisadas. Eles também poderiam considerar agrupar amostras de vários indivíduos para coletar mais material genético para teste.
Importância da Quantificação Precisa
Enquanto os pesquisadores conseguiram identificar mudanças genéticas específicas nas populações de vermes, notaram que a quantificação absoluta dessas mudanças seria útil. Isso significa saber exatamente quantos vermes resistentes estão presentes em uma amostra, em vez de apenas suas proporções.
Essa informação poderia levar a uma melhor compreensão e gerenciamento da resistência aos medicamentos nessas infecções. Explorar novas técnicas que permitam quantificação precisa será uma ferramenta valiosa em estudos futuros.
Conclusão
Em resumo, este estudo examinou o papel das mudanças genéticas na resistência de vermes transmitidos pelo solo a medicamentos comumente usados. Embora alguns padrões tenham surgido, ainda há muito a aprender sobre como essas mudanças se relacionam com os resultados do tratamento.
Pesquisas futuras devem se concentrar em uma gama mais ampla de genes, assim como melhorar os métodos de coleta e análise de amostras. Ao entender melhor o cenário genético desses vermes, intervenções de saúde podem ser ajustadas para reduzir efetivamente infecções e prevenir o surgimento de resistência.
Título: The assessment of single nucleotide polymorphisms in the ss-tubulin genes in human soil-transmitted helminths exposed to different pressure with benzimidazole drugs
Resumo: BackgroundWe aimed to gain insights into the role of known single nucleotide polymorphisms (SNPs) in codons 167, 198 and 200 of the {beta}-tubulin gene as markers for possible benzimidazole resistance in human soil-transmitted helminths (STHs; Ascaris lumbricoides, Trichuris trichiura, Necator americanus and Ancylostsoma duodenale). MethodsFirstly, we determined the analytical performance of our PCR/pyrosequencing assays. Secondly, we applied them on stool samples collected during clinical trials in Ethiopia, Lao PDR, and Pemba Island (Tanzania) to assess any associations between the presence/ratio of mutant (MT): wild type (WT) SNPs and drug pressure history, individual drug response and time of sampling (baseline vs. follow-up sample). Principal findingsOverall, the limit of blank of our in-house PCR/pyrosequencing assays to detect MT SNPs was non-zero ([~]3.5%), and hence the limit of detection for MT SNPs was relatively high (2% - 7%). The assays systematically overestimated the true underlying ratio of MT:WT SNPS within sample, but we derived functions for more accurate estimates. The assays were more precise when the ratio MT:WT SNPs was high (>5%). No PCR amplicon was observed in 25% of the samples subjected to PCR. In the remaining samples, the presence of MT SNPs in codon 200 was detected in half of the analysed Trichuris samples, the proportion of the analysed samples containing MT SNPs did not exceed 14% for all other codons and STH species. Associations between drug pressure history, individual drug response and time of sampling, were not consistent across all codons and STHs. ConclusionWe could not provide compelling evidence for the role of the known SNPs in the {beta}-tubulin gene as markers for benzimidazole resistance. Our study also highlights that there is a need to assess the diagnostic performance of any assays in order to readily interpret and compare results. Further research should therefore also focus on genes other than the {beta}-tubulin genes. Author summaryAlthough large-sale deworming programs are reducing the morbidity caused by intestinal worms, widespread treatment of large populations for a long period of time may trigger drug resistance. An early detection of DNA mutations that may give rise to resistant worm population is therefore important. We evaluated the analytical performance of in-house assays to detect DNA mutations that are known to cause resistant intestinal worms of animals. Subsequently, we applied these assays on stool samples to verify (i) whether the mutations are more prevalent in areas were large proportions of children have been dewormed for a longer period, (ii) a poor individual drug response can be explained by higher frequency of the mutations. Our results indicate that comprehensive evaluation of the analytical performance of the genotyping tests was required to readily interpret the results. We did not find any compelling evidence that the presence of mutations was associated with either drug pressure or poor individual drug responses. This suggests that it is warranted to explore other mutations than those documented in animal worms.
Autores: Bruno Levecke, N. Rashwan, P. Cools, M. Albonico, S. M. Ame, M. Ayana, D. Dana, J. keiser, A. Montresor, Z. Mekonnen, S. Roose, S. Sayasone, J. Vercruysse, J. J. Verweij, J. Vlaminck, R. Prichard
Última atualização: 2024-06-04 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.04.597280
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.04.597280.full.pdf
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