Pesquisadores da Universidade do Texas em Dallas estão investigando o uso de vacinas de células inteiras para combater a infecção do trato urinário (ITU), parte de um esforço para enfrentar a questão cada vez mais séria de bactérias resistentes a antibióticos.
Dr. Nicole De Nisco, professora assistente de ciências biológicas, e Dr. Jeremiah Gassensmith, professor associado de química e bioquímica, demonstraram recentemente o uso de estruturas metal-orgânicas (MOFs) para encapsular e inativar células bacterianas inteiras para criar um "depósito" que permite que as vacinas durem mais tempo no corpo.

O estudo resultante, publicado on-line em 21 de setembro na revista da American Chemical Society ACS Nano , mostraram que em camundongos este método produziu produção de anticorpos substancialmente aumentada e taxas de sobrevivência significativamente mais altas em comparação com os métodos padrão de preparação de vacinas de células inteiras.

"A vacinação como rota terapêutica para ITUs recorrentes está sendo explorada porque os antibióticos não estão mais funcionando", disse De Nisco. "Os pacientes estão perdendo suas bexigas para salvar suas vidas porque as bactérias não podem ser mortas por antibióticos ou por causa de uma alergia extrema a antibióticos, que é mais comum na população idosa do que as pessoas imaginam".

A American Urological Association estima que 150 milhões de ITUs ocorram anualmente em todo o mundo, representando US$ 6 bilhões em gastos médicos. Se não for tratada com sucesso, uma ITU pode levar à sepse, que pode ser fatal.

A ITU recorrente, disse De Nisco, é considerada principalmente como um problema de saúde da mulher e, embora seja comum – especialmente em mulheres na pós-menopausa – é algo sobre o qual muitas mulheres não falam muito.

"Cada infecção subsequente se torna mais difícil de tratar", disse De Nisco. "Mesmo se você limpar as bactérias da bexiga, as populações persistem em outros lugares e geralmente se tornam resistentes ao antibiótico usado. Quando os pacientes acumulam resistências aos antibióticos, eles acabam ficando sem opções".

A exploração contínua de De Nisco de como as ITUs progridem e se repetem em mulheres mais velhas é financiada por uma doação recente de US $ 1,3 milhão de cinco anos do National Institutes of Health.

A colaboração de De Nisco com Gassensmith começou no final de 2018, depois que ela fez uma apresentação sobre a microbiologia da UTI para um comitê de protocolo de segurança do campus.

"Depois, conversamos sobre a ideia do meu grupo de pesquisa de criar melhores vacinas de células inteiras, preservando os antígenos neste depósito de liberação lenta", disse Gassensmith. "Na época, não tínhamos modelos reais para testá-lo e achei que a UTI apresentava uma oportunidade muito boa".

As vacinas funcionam introduzindo uma pequena quantidade de germes causadores de doenças mortos ou enfraquecidos, ou alguns de seus componentes, no corpo. Esses antígenos estimulam o sistema imunológico a produzir anticorpos contra uma determinada doença. A construção de vacinas contra bactérias patogênicas é inerentemente difícil porque as bactérias são significativamente maiores e mais complexas que os vírus. Selecionar quais componentes biológicos usar para criar antígenos tem sido um grande desafio.

Consequentemente, usar a célula inteira é preferível a escolher apenas um pedaço de uma bactéria, disse Gassensmith.

"Nós jogamos toda a pia da cozinha neles porque é isso que seu corpo normalmente vê quando é infectado", disse ele.

A abordagem de célula inteira tem seus próprios problemas, no entanto.

"As vacinas que usam bactérias mortas de células inteiras não tiveram sucesso porque as células normalmente não duram o suficiente no corpo para produzir respostas imunes duráveis ​​e de longo prazo", disse Gassensmith. “Essa é a razão do nosso depósito de antígeno MOF:ele permite que um patógeno morto e intacto exista no tecido por mais tempo, como se fosse uma infecção, a fim de desencadear uma resposta do sistema imunológico em grande escala”.

A estrutura metal-orgânica desenvolvida pela equipe de Gassensmith encapsula e imobiliza uma célula individual de bactéria em uma matriz polimérica cristalina que não apenas mata a bactéria, mas também preserva e estabiliza a célula morta contra altas temperaturas, umidade e solventes orgânicos.

Em seus experimentos, os pesquisadores usaram uma cepa de Escherichia coli . Não existem vacinas contra qualquer estirpe patogénica desta bactéria. Uropatogênico E. coli causa cerca de 80% de todas as ITUs adquiridas na comunidade.

“Quando desafiamos esses camundongos com uma injeção letal de bactérias, depois de vacinados, quase todos os nossos animais sobreviveram, o que é um desempenho muito melhor do que com as abordagens tradicionais de vacina”, disse Gassensmith. "Esse resultado foi repetido várias vezes e estamos bastante impressionados com a confiabilidade dele."

Embora o método ainda não tenha sido testado em humanos, De Nisco disse que tem potencial para ajudar milhões de pacientes.

"Este estudo sobre UTI foi uma prova de conceito de que as vacinas de células inteiras são mais eficazes neste modelo extremo de sepse letal", disse De Nisco. "Mostrar que isso funciona contra a ITU recorrente seria um avanço significativo".

Além da ITU recorrente ou urosepse, os pesquisadores acreditam que o método de depósito de antígeno pode ser aplicado amplamente a infecções bacterianas, incluindo endocardite e tuberculose.

"Estamos trabalhando na tradução dessa abordagem para a tuberculose, que é um organismo muito diferente, mas como a E. coli uropatogênica , quando entra no tecido, permanece e se repete", disse Gassensmith. "Requer uma nova maneira de pensar sobre como as vacinas devem funcionar.

"A tecnologia de vacinas tem cerca de dois séculos e evoluiu incrivelmente pouco. Esperamos que nossa plataforma possa se abrir usando patógenos existentes e bem estudados para criar respostas imunes mais direcionadas e projetadas". + Explorar mais

ITUs recorrentes ligadas a reservatório oculto