Cientistas da EPFL, trabalhando em associação com o Valais Hospital em Sion e a Fudan University em Xangai, desenvolveram um método para analisar bactérias que - pela primeira vez - permite que os médicos vejam rapidamente quais proteínas estão associadas à resistência aos antibióticos.

Algumas bactérias contêm proteínas que indicam resistência aos antibióticos. Mas para identificar essas proteínas, os médicos precisam ser capazes de abrir as membranas das bactérias e analisar as proteínas em seu interior - algo que até agora tem sido impossível, uma vez que a espectrometria de massa pode identificar apenas pequenas proteínas. Contudo, cientistas do campus Sion da EPFL, trabalhando em associação com colegas da Universidade Fudan em Xangai, desenvolveram um único método que pode ser usado para analisar um grande espectro de proteínas e identificar as bactérias e sua resistência aos antibióticos. O processo combina nanopartículas de dióxido de titânio com a energia emitida pelos raios ultravioleta. A pesquisa deles foi publicada em Ciência Química .

A OMS classificou a resistência bacteriana aos antibióticos como a maior ameaça à saúde humana. É o resultado da prescrição excessiva de antibióticos pelos médicos, que acelerou os mecanismos de defesa regulares das bactérias, eliminando os micróbios mais fracos e permitindo que os mais fortes sobrevivam. Com o tempo, essas bactérias evoluíram para se protegerem contra antibióticos por mutação genética, transmitir mutações genéticas para seus descendentes ou trocar DNA com outras bactérias.

Hoje, os cientistas estão tentando retardar esse processo, direcionando melhor as bactérias específicas para evitar a formação de novas cepas multirresistentes. Isso significa que eles devem ser capazes de identificar precisamente com quais bactérias estão lidando. O principal método usado em hospitais para detectar a resistência aos antibióticos envolve o cultivo de culturas de bactérias na presença de antibióticos, mas essa técnica pode levar várias horas ou até dias. Outro método envolve o uso de espectrometria de massa para analisar cepas de bactérias cultivadas em uma placa de Petri; os médicos colocam as bactérias em uma placa de aço e as irradiam com um laser. Isso gera uma nuvem de proteínas que podem ser analisadas para determinar o fenótipo da bactéria. Mas nenhum dos métodos é capaz de identificar proteínas maiores - razão pela qual a equipe de pesquisa decidiu desenvolver uma nova.

Placas de aço impressas com dióxido de titânio

Os cientistas da EPFL, trabalhando no Laboratório de Eletroquímica Física e Analítica (LEPA) da escola, e seus colegas em Xangai usaram placas de aço que foram impressas com nanopartículas de dióxido de titânio. "O dióxido de titânio é um pó branco que absorve luz. Quando atingido pelos raios ultravioleta, o pó desencadeia uma reação eletroquímica que aumenta os efeitos do laser literalmente explodindo e abrindo as membranas das bactérias, "diz Hubert Girault, chefe da LEPA.

Este método abre as bactérias muito mais do que as existentes, liberar uma série de moléculas biológicas, incluindo proteínas, DNA, RNA, e lipídios. "Olhamos principalmente para as proteínas, uma vez que são o que pode potencialmente alterar ou deteriorar os antibióticos, "diz Horst Pick, um biólogo que ajudou a desenvolver o método. “Mas também descobrimos que poderíamos usar a mesma técnica de espectrometria de massa para analisar todos os outros tipos de moléculas liberadas e obter a 'impressão digital' da bactéria. Isso pode ajudar os médicos a identificar o tipo específico de bactéria. "

Como uma próxima etapa, os cientistas esperam poder trabalhar diretamente com a bactéria, sem ter que primeiro cultivar culturas. Isso reduziria o tempo de análise para 30 minutos - um grande benefício, já que o tempo é essencial no combate a uma infecção - e garantiria que os médicos estivessem procurando os micróbios certos. Ensaios altamente promissores já foram realizados.