Para opções de medicamentos mais acessíveis e sustentáveis ​​do que temos hoje, a medicação que tomamos para tratar pressão alta, dor ou perda de memória pode um dia vir de bactérias projetadas, cultivadas em uma cuba como iogurte. E graças a uma nova ferramenta bacteriana desenvolvida por cientistas da Universidade do Texas em Austin, o processo de melhorar a fabricação de medicamentos em células bacterianas pode estar chegando mais cedo do que pensávamos.
Por décadas, os pesquisadores vêm procurando maneiras de tornar a fabricação de medicamentos mais acessível e sustentável do que os processos atuais dos fabricantes de produtos farmacêuticos, muitos dos quais dependem de plantações ou petróleo. O uso de bactérias tem sido sugerido como uma boa alternativa orgânica, mas detectar e otimizar a produção de moléculas terapêuticas é difícil e demorado, exigindo meses a fio. Em um novo artigo publicado esta semana na Nature Chemical Biology , a equipe da UT Austin apresenta um sistema de biossensores, derivado da bactéria E. coli, que pode ser adaptado para detectar todos os tipos de compostos terapêuticos com precisão e em poucas horas.

"Estamos descobrindo como dar 'sentidos' às bactérias, semelhantes aos receptores olfativos ou receptores gustativos, e usá-los para detectar os vários compostos que elas podem produzir", disse Andrew Ellington, professor de biociência molecular e autor correspondente do estudo. papel.

Muitos dos remédios que tomamos são feitos com ingredientes extraídos de plantas (pense, por exemplo, na morfina, o analgésico narcótico que vem das papoulas, ou na galantamina, um tratamento medicamentoso para demência que vem dos narcisos). A extração de drogas dessas plantas é complicada e consome muitos recursos, exigindo água e área para cultivar as plantações. As cadeias de suprimentos são facilmente interrompidas. E as colheitas podem ser danificadas por inundações, incêndios e secas. A derivação de componentes terapêuticos semelhantes usando química sintética também traz problemas, uma vez que o processo depende de petróleo e produtos derivados de petróleo ligados a resíduos e despesas.

Entram as humildes bactérias, uma alternativa barata, eficiente e sustentável. O código genético das bactérias pode ser facilmente manipulado para se tornarem fábricas para a produção de medicamentos. Em um processo chamado biossíntese, os sistemas biológicos das bactérias são aproveitados para produzir moléculas específicas como parte do processo celular natural. E as bactérias podem se replicar em alta velocidade. Tudo o que eles precisam para fazer o trabalho é açúcar.

Infelizmente, os fabricantes não tiveram como analisar rapidamente diferentes cepas de bactérias manipuladas para identificar aquelas capazes de produzir quantidades de um medicamento desejado em volumes comerciais – até agora. Analisar com precisão as milhares de cepas projetadas a caminho de um bom produtor pode levar semanas ou meses com a tecnologia atual, mas apenas um dia com os novos biossensores.

"Atualmente não há biossensores para a maioria dos metabólitos de plantas", disse Simon d'Oelsnitz, pesquisador do Departamento de Biociências Moleculares e primeiro autor do artigo. "Com esta técnica, deve ser possível criar biossensores para uma ampla gama de medicamentos."

Os biossensores desenvolvidos por d'Oelsnitz, Ellington e colegas determinam com rapidez e precisão a quantidade de uma determinada molécula que uma cepa de bactéria está produzindo. A equipe desenvolveu os biossensores para vários tipos de drogas comuns, como supressores de tosse e vasodilatadores, que são usados ​​para tratar espasmos musculares. Imagens moleculares dos biossensores tiradas pelos cristalógrafos de raios-X Wantae Kim e Yan Jessie Zhang mostram exatamente como eles se agarram firmemente à droga do parceiro. Quando a droga é detectada pelo biossensor, ela brilha. Além disso, a equipe projetou suas próprias bactérias para produzir um composto encontrado em vários medicamentos aprovados pela FDA e usou os biossensores para analisar a saída do produto, mostrando essencialmente como a indústria pode adotar biossensores para otimizar rapidamente a fabricação de produtos químicos.

"Embora este não seja o primeiro biossensor", disse d'Oelsnitz, "esta técnica permite que eles sejam desenvolvidos com mais rapidez e eficiência. Por sua vez, isso abre as portas para que mais medicamentos sejam produzidos usando biossíntese". + Explorar mais

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