Por definição, os antibióticos matam as bactérias. No entanto, Os pesquisadores da TU Delft tiveram sucesso na engenharia de bactérias para produzir quantidades promissoras de um antibiótico carbapenêmico simples. Os antibióticos carbapenêmicos são eficazes contra muitas bactérias e geralmente são usados ​​apenas quando outros antibióticos falham. Atualmente, eles são produzidos apenas sinteticamente - um processo caro que também leva a resíduos químicos. Esta pesquisa sugere que, ao usar bactérias como "fábricas vivas, "carbapenêmicos também podem ser produzidos biologicamente.

Os antibióticos estão ao nosso redor. Se você desenterrar um punhado de solo de um jardim aleatório, é provável que contenha um antibiótico ainda desconhecido. Os micróbios produzem naturalmente pequenas quantidades de compostos que matam bactérias para se protegerem contra outros micróbios. Infelizmente, não somos capazes de produzir muitos dos antibióticos que podem ser encontrados na natureza, por exemplo, porque os organismos que os produzem não crescerão no laboratório ou em um fermentador.

Resistência crescente

Agora, muitos de nossos antibióticos atuais estão se tornando menos eficazes. As bactérias resistentes a muitas famílias de antibióticos estão se espalhando rapidamente. Um dos antibióticos eficazes de último recurso são os chamados carbapenêmicos. "Esses antibióticos interrompem a formação da parede celular, em última análise, causando a explosão da bactéria, "explica a pesquisadora Helena Shomar, quem liderou o projeto.

Contudo, os carbapenêmicos também têm suas desvantagens. Por exemplo, eles não podem ser produzidos através da fermentação microbiana, mas apenas por meio de química sintética. Como resultado, carbapenêmicos são caros, e o desenvolvimento de novas variantes é limitado. “A produção sintética de carbapenêmicos também prejudica o meio ambiente, como você fica com resíduos químicos no final do processo, "acrescenta o líder do grupo Greg Bokinsky.

Fábricas microbianas

Os pesquisadores de Delft criaram uma solução contra-intuitiva para esses problemas. Eles projetaram a bactéria E. coli para produzir o carro, um antibiótico carbapenêmico relativamente simples. "Para fazer isso, pegamos emprestados os poucos genes que são conhecidos por serem responsáveis ​​pela produção de Car de outra bactéria chamada P. carotovorum, "diz Shomar." Em seguida, introduzimos esses genes na E. coli.

A introdução dos genes Car em E. coli resultou na produção do antibiótico pela bactéria, mas apenas em pequenas quantidades. Shomar:"Para provar que esta abordagem poderia eventualmente permitir a produção em massa de carbapenêmicos, precisávamos que nossa E. coli gerasse mais. "

Duas etapas adicionais foram necessárias para aumentar a produção. O gargalo mais significativo era uma enzima ineficiente. Os pesquisadores introduziram um gene adicional na E. coli para produzir uma proteína que ajuda essa enzima a se tornar mais ativa.

Outra limitação foram os efeitos tóxicos do antibiótico nas bactérias E. coli modificadas. Eles produziram tantos carros que a população começou a morrer muito rapidamente. Para atrasar a morte dos micróbios tanto quanto possível, os pesquisadores os tornaram artificialmente persistentes. "Bactérias persistentes não crescem, o que lhes permite sobreviver por mais tempo na presença desses antibióticos, "explica Shomar. A técnica manteve as bactérias produtivas por um pouco mais de tempo, permitindo-lhes gerar mais carros.

As E. coli projetadas são uma prova de conceito. "Mesmo que a ideia pareça contra-intuitiva, nossa pesquisa sugere que E. coli tem potencial para produzir carbapenens, "diz Shomar.

A quantidade de carbapenem produzida pela E. coli modificada - cerca de 54 miligramas por litro - é realmente promissora, mas não o suficiente para a produção em massa. "Contudo, com um punhado de etapas adicionais, podemos ser capazes de usar este método para produzir carbapenemes mais complexos, em quantidades compatíveis com a produção em massa, "diz Bokinsky.

E quanto tempo levará para que essas etapas adicionais sejam realizadas? "Cerca de cinco a 10 anos seria minha estimativa otimista, "diz Bokinsky." Mas para que isso aconteça, uma equipe de cerca de 10 pesquisadores trabalhando em paralelo teria que trabalhar em tempo integral. "