As paredes celulares - as estruturas em forma de jaqueta que circundam todas as bactérias conhecidas - podem acabar sendo a ruína das bactérias, detém a chave para o desenvolvimento de novos medicamentos que os destroem.

Essa perspectiva é compartilhada por muitos nas comunidades médicas e científicas, incluindo Marcos Pires. Pires, um bioquímico da Lehigh University, está liderando uma nova abordagem para compreender as alterações da parede celular bacteriana em resposta aos antibióticos que podem ser essenciais para o design de novos medicamentos - uma necessidade urgente à luz da crescente ameaça da resistência aos antibióticos. Sua abordagem é tão promissora que foi recentemente reconhecida pelo National Institutes of Health com o prêmio Maximizing Investigators 'Research Award (MIRA).

A resistência aos antibióticos ocorre quando as células bacterianas se adaptam para escapar de uma droga destinada a matá-la. Fazer alterações na parede celular é uma forma de as bactérias fazerem isso. Pouco se sabe, Contudo, sobre como essas estruturas respondem quando sob ataque.

Com o subsídio MIRA de $ 1,94 milhão de 5 anos, O grupo de Pires se aprofundará nesse processo por meio de uma abordagem única que essencialmente engana as bactérias para que revelem onde sua parede celular é mais vulnerável. Esse conhecimento pode ajudar os cientistas a projetar antibióticos de última geração que contornam os mecanismos de resistência aos medicamentos.

A peça central da pesquisa é um processo conduzido por Pires e sua equipe, facilitando a absorção de fragmentos sintéticos da parede celular por bactérias vivas. Esses fragmentos são modificados com unidades repórter que permitem aos pesquisadores observar, em bactérias vivas, componentes da maquinaria da parede celular sob várias condições.

"As paredes das células bacterianas são únicas em sua estrutura e função e são essenciais para as células bacterianas - tornando-as alvos únicos para o desenvolvimento de antibióticos, "disse Pires, professor assistente do Departamento de Química. "Ao 'enganar' as bactérias para que usem alguns de nossos blocos de construção da parede celular, temos uma perspectiva sem precedentes sobre como eles mudam quando desafiados com antibióticos. "

MIRA é um programa do Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais (NIGMS), uma divisão do NIH que fornece suporte para pesquisa básica que aumenta a compreensão dos processos biológicos e estabelece as bases para avanços no diagnóstico de doenças, tratamento e prevenção. De acordo com o NIGMS, o objetivo do MIRA é aumentar a eficiência do financiamento NIGMS, proporcionando aos investigadores maior estabilidade e flexibilidade, aumentando assim a produtividade científica e as chances de avanços importantes.

Identificação de alterações na parede celular bacteriana que causam resistência aos antibióticos

Os riscos para avanços no design de medicamentos para tratar bactérias resistentes aos medicamentos são altos. Todos os anos nos Estados Unidos, mais de 2 milhões de pessoas sofrem de infecções bacterianas resistentes. Estima-se que 23, 000 vidas americanas - e 700, 000 vidas em todo o mundo - são perdidas anualmente como resultado de infecções bacterianas resistentes aos atuais tratamentos com antibióticos. Esses números só devem crescer.

As paredes das células bacterianas são o alvo de alguns dos antibióticos mais poderosos descobertos até hoje. Os antibióticos direcionados à parede celular incluem alguns tratamentos comumente prescritos, como penicilina e amoxicilina. Os medicamentos que têm como alvo as paredes celulares das bactérias também estão entre os mais seguros, pois as células humanas não têm paredes celulares e, portanto, não são afetadas pelo tratamento.

De acordo com Pires, componentes individuais da maquinaria da parede celular bacteriana são fundamentais para a resposta de adaptação da bactéria e, Portanto, à resistência aos medicamentos. Um dos objetivos de sua equipe é identificar os componentes da parede celular de que as bactérias precisam para se adaptar e escapar das drogas destinadas a destruí-la.

"Se pudermos identificar esses 'pontos fracos', disse Pires, "devemos ser capazes de encontrar maneiras de desativá-los ou contorná-los."