p Stavroula Hatzios ouve diálogos entre bactérias infecciosas e células hospedeiras. Formado em química no MIT e Berkeley, ela ingressou no West Campus em janeiro de 2017 como membro do corpo docente do Microbial Sciences Institute e do Departamento de Molecular, Celular, e Biologia do Desenvolvimento. Hatzios se interessou por doenças infecciosas como estudante de graduação e decidiu se concentrar em microbiologia como pós-doutorado em Harvard. Hoje seu laboratório aplica ferramentas químicas para estudar como micróbios perigosos, incluindo aquele que causa cólera, interagir com o host. O que ela aprende pode apontar o caminho para novas estratégias de combate às infecções. p O que você quer dizer com interações hospedeiro-micróbio?

p Existem muitas camadas de comunicação que podem existir entre as células microbianas e as células hospedeiras em um animal infectado. Refiro-me a isso como um diálogo. Os micróbios podem usar proteínas e pequenas moléculas para se comunicarem enquanto formam grandes comunidades, e da mesma forma, as células hospedeiras podem secretar moléculas que permitem que elas se comuniquem umas com as outras. E às vezes essa linha cruzada também pode facilitar a comunicação entre as células hospedeiras e as células microbianas.

p Que tipo de diálogo você está ouvindo?

p Nós estudamos a bactéria da cólera, Vibrio cholerae. Digamos que você esteja no Haiti após o terremoto de 2010, quando houve uma violação do abastecimento de água, e você ingere água que contém bactérias da cólera. A bactéria pode acabar colonizando seu intestino delgado, e uma vez que eles estão lá, eles podem produzir várias proteínas diferentes que podem afetar a forma como o hospedeiro responde à infecção e como a bactéria sobrevive. Uma dessas proteínas é a toxina da cólera, um dos principais mediadores da diarreia que se desenvolve em hospedeiros infectados. Isso leva a uma desidratação massiva, e a perda de fluido pode matar rapidamente. Mas a bactéria também produz outras proteínas que podem ser importantes para suas interações com o hospedeiro, ou sua sobrevivência.

p Para consultar esse diálogo entre hospedeiro e micróbios, aplicamos uma técnica chamada perfil de proteína baseado em atividade. Esta abordagem usa sondas de pequenas moléculas que podem se ligar a proteínas específicas com base em sua atividade bioquímica. Fomos capazes de identificar um monte de diferentes proteínas secretadas por bactérias e hospedeiros com atividades bioquímicas definidas em modelos animais de cólera e em fezes coléricas humanas.

p De quantas proteínas estamos falando?

p Nesse caso, identificamos mais de 200. Para muitos deles, não sabemos o que fazem. O primeiro passo é identificar essas proteínas que são ativas na infecção. A segunda etapa é descobrir o que eles estão fazendo. E a etapa três é usá-los como ferramentas - seja para inibir o desenvolvimento de doenças, inibindo sua atividade bioquímica, ou usá-los como marcadores de diagnóstico, ou biomarcadores, para doenças.

p Durante meu pós-doutorado, identificamos essas quatro proteases bacterianas, que são enzimas que podem fragmentar outras proteínas. Eles são produzidos pela bactéria da cólera no intestino - eles foram identificados de forma consistente em cada uma de nossas análises de coelhos infectados. Conseguimos conectá-los a uma proteína do hospedeiro que é secretada por células intestinais de coelho e se liga à superfície celular do patógeno da cólera. Descobrimos que essas quatro enzimas secretadas por patógenos inibem a ligação dessa proteína à superfície bacteriana.

p A descoberta de que essa interação ocorre em um animal infectado - e que o patógeno da cólera pode produzir proteases para inibir essa interação - é realmente interessante. Acreditamos que essa interação pode se estender a outros micróbios intestinais, também. Vários outros grupos estabelecidos estão agora investigando essa possibilidade, e estou animado para ver o que eles descobrem. Essa interação está regulando de alguma forma a composição das comunidades microbianas no intestino? Está regulando como os patógenos intestinais interagem com o hospedeiro? Está ajudando a limpar a infecção, ou as bactérias estão usando-o para aderir às células hospedeiras de alguma maneira?

p É como analisar a guerra.

p Isto é! Uma das proteases que identificamos neste trabalho com cólera parece estar ativa apenas em um animal infectado. O interessante é que você pode imaginar maneiras de explorar a atividade dessa enzima para seu próprio benefício. Esperamos fazer isso gerando sondas do tipo cavalo de Tróia - proteínas projetadas para imitar substratos de protease naturais, mas que carregam carga escondida. A ideia é que você possa introduzir essas sondas no local de uma infecção, e eles só seriam ativados quando uma protease secretada por um patógeno específico estivesse presente e ativa. Isso permitiria a liberação controlada espacial e temporalmente, Digamos, agentes de detecção, ou agentes bactericidas.

p Para onde vai sua pesquisa a seguir?

p Acreditamos que as espécies reativas de oxigênio - ou oxidantes de pequenas moléculas produzidas durante as infecções - podem ajudar a servir como meio de comunicação entre as células hospedeiras e os micróbios vizinhos. Historicamente, esses oxidantes são considerados citotóxicos (tóxicos para as células). Mas nas últimas duas décadas ou mais, tem havido muitos trabalhos bonitos mostrando que baixos níveis desses oxidantes são produzidos por células hospedeiras que medeiam aspectos mais amplos do desenvolvimento, como diferenciação, cicatrização de feridas, motilidade. Estamos interessados ​​em como eles influenciam a sinalização em células microbianas, ou em células hospedeiras, uma vez que são gerados após o contato microbiano com o hospedeiro.

p Este trabalho de diafonia oxidativo que fazemos usa Helicobacter pylori, um patógeno gástrico que causa câncer de estômago. Estou animado para colaborar com nosso novo colega aqui, Jun Liu. Seu laboratório também está interessado no Helicobacter, e eles fizeram um trabalho fascinante olhando para os flagelos dessa bactéria usando uma técnica chamada tomografia crioeletrônica.