Instrumentos menores que um fio de cabelo humano estão sendo projetados para erradicar bactérias resistentes a antibióticos e combater o câncer.



A Dra. Ana Santos emociona-se ao descrever o que aconteceu há vários anos:O seu avô e um tio morreram de infecções do trato urinário e um bom amigo sucumbiu após um corte acidental ter infectado.

Ela estava chocada. Na era dos antibióticos, tais infortúnios não deveriam acontecer.

Ascensão e queda dos antibióticos

“Os meus familiares estavam a morrer de infecções”, disse Santos, microbiologista do Instituto de Investigação em Saúde das Ilhas Baleares, ou IdISBa, em Espanha. “Comecei a perceber que estamos voltando no tempo – nossos antibióticos não são mais eficazes”.

Este é um desafio global. Quase 5 milhões de mortes em todo o mundo foram associadas a bactérias resistentes a antibióticos em 2019, segundo o The Lancet Jornal Médico.

Seis tipos de bactérias resistentes causam mais danos. A Organização Mundial da Saúde alertou que as doenças resistentes aos medicamentos poderão causar diretamente 10 milhões de mortes até 2050.

Santos tem participado na luta para evitar números tão alarmantes:liderou um projecto de investigação que recebeu financiamento da UE para desenvolver máquinas microscópicas capazes de matar bactérias resistentes. Chamado de REBELLION, o projeto durou 39 meses, até abril de 2023.

“Me deparei com esse conceito de máquinas moleculares que perfuram células”, disse Santos. "Temos que começar a pensar fora da caixa."

Alexander Fleming, um médico escocês, descobriu em 1928 o primeiro antibiótico verdadeiro – a penicilina – produzido por um tipo de mofo. Outros antibióticos, muitas vezes produzidos por micróbios do solo, foram então encontrados, salvando milhões de vidas.

Mas no que foi efetivamente uma corrida armamentista, os microrganismos desenvolveram várias defesas para sobreviver aos antibióticos.

Brocas bacterianas

Quando seus dois parentes e um amigo perderam a vida devido a infecções, Santos estava estudando como as bactérias vivem e morrem em condições de fome. Ela então decidiu mudar seu foco de pesquisa.

“Eu estava me sentindo frustrado porque estava vendo esse problema urgente e não estava fazendo nada a respeito”, disse Santos. “As pessoas estão morrendo cada vez mais de infecções resistentes aos antibióticos”.

Ela procurou pesquisadores nesta área para ajudar e fez parceria com um grupo na Espanha para testar como pequenas máquinas moleculares espetam bactérias. As máquinas consistem em duas partes de uma molécula ligadas por uma ligação química; quando a luz atinge, a parte superior começa a girar rapidamente como uma furadeira.

Os antibióticos geralmente se prendem a uma proteína bacteriana específica, da mesma forma que uma chave se encaixa em uma fechadura. O problema é que as bactérias podem sofrer uma alteração física e a chave não cabe mais na fechadura. Os antibióticos ficam do lado de fora.

A ideia por trás das nanomáquinas é que elas seriam mais difíceis de escapar das bactérias.

Santos impulsionou essas máquinas matadoras de insetos como parte da REBELIÃO.

Assassino de superbactérias

Suas duas partes são menores que 100 nanômetros, ou seja, 1.000 vezes a largura de um fio de cabelo humano – tornando-os efetivamente peixinhos ao lado de bactérias maiores.

Santos liberou muitos milhões de suas nanomáquinas em aglomerados de bactérias em seu laboratório. As máquinas ligaram-se às bactérias e, uma vez expostas à luz, começaram a girar e perfurá-las.

Santos ficou exultante com o que observou através de seu microscópio:células de bactérias crivadas de pequenos buracos.

Outras experiências mostraram que as pequenas brocas podem matar uma série de estirpes que normalmente infectam as pessoas.

Então ela tentou outra coisa:menos máquinas contra Staphylococcus aureus resistente à meticilina, ou MRSA, uma superbactéria notória que é especialmente mortal em hospitais. Ter uma concentração menor de máquinas diminuiria o risco de danos às células humanas.

Os instrumentos perfuraram o MRSA com furos suficientes para que ficasse novamente vulnerável aos antibióticos.

“É muito difícil para as bactérias desenvolverem resistência contra esta ação”, disse Santos. “É como jogar bombas sobre eles.”

Curador de feridas

Para implantar esta nova arma contra bactérias resistentes, os investigadores terão de garantir que as nanomáquinas são seguras para utilização em pacientes. Isso significa ter certeza de que as bactérias, e não as células humanas, serão o alvo.

Uma das primeiras razões para otimismo é que as nanomáquinas têm carga positiva. Como resultado, preferem ligar-se a bactérias com carga negativa em vez de células humanas, que são mais neutras.

Nos experimentos de Santos, as nanomáquinas não causaram danos aos vermes quando injetadas neles. Empenhada em aproximar esta estratégia dos pacientes, ela está se preparando para o próximo passo:testes de segurança em ratos.

Se for bem-sucedido, os primeiros pacientes tratados poderão ser aqueles com infecções de feridas – especialmente pessoas com queimaduras graves, que são propensas a infecções.

As nanomáquinas poderiam ser colocadas na pele e ligadas pela luz para perfurar as bactérias que estão infectando a ferida.

Melhor seleção europeia

As nanomáquinas têm uma história de destaque.

O professor Ben Feringa, da Universidade de Groningen, na Holanda, ganhou o Prêmio Nobel de Química em 2016 por nanomáquinas com motores moleculares que poderiam ser acionados por luz ultravioleta.

As moléculas mudam de forma quando atingidas pela luz e, como resultado, podem ser usadas como interruptores ou gatilhos. Feringa chegou a construir um nanocarro feito de uma única molécula capaz de se mover ao longo de uma superfície de cobre.

Ele ajuda a supervisionar um projeto de investigação financiado pela UE que está a formar cientistas em início de carreira em máquinas moleculares. Batizado de BIOMOLMACS, o projeto dura quatro anos e meio até junho de 2024.

Embora ainda não tenham chegado aos hospitais, as nanomáquinas têm o potencial de tratar pacientes com cancro de uma forma que entusiasma cientistas e médicos. Os medicamentos contra o cancro actuais provocam frequentemente efeitos secundários, como perda de cabelo, náuseas, fadiga ou fraqueza do sistema imunitário. Isso ocorre porque as drogas podem mutilar células saudáveis.

Um cenário futuro poderia envolver nanomáquinas que administrassem medicamentos que matam células precisamente no câncer de um paciente, talvez penetrando em qualquer tumor.

A professora Maria Vicent, da Fundação de Pesquisa Biomédica de Valência, na Espanha, é supervisora ​​do BIOMOLMACS e projeta pequenos transportadores para fornecer medicamentos às células do câncer de mama.

Outro supervisor é o professor Jan van Hest, da Universidade de Tecnologia de Eindhoven, na Holanda. Ele constrói materiais que podem ser usados ​​para transportar vacinas ou nanomedicamentos dentro das células, incluindo câncer.

Van Hest, Vicent e Feringa têm outros investigadores importantes de outras partes da Europa que contribuem com os seus próprios conhecimentos.

O professor Remzi Becer, da Universidade de Warwick, no Reino Unido, está criando nanopartículas de polímero para fornecer futuras terapias genéticas em locais precisos dentro dos pacientes. As partículas são frequentemente açúcares revestidos porque são capazes de atuar como uma chave para abrir as células do corpo.

“Esses açúcares sintéticos podem interagir com as membranas celulares e dar à partícula uma chave para abrir a porta e colocar um gene dentro da célula”, disse Becer, que orienta dois cientistas em início de carreira e coordena todo o projeto com 15 doutorandos.

Também no Reino Unido, o professor Robin Shattock, do Imperial College London, trabalha com nanopartículas lipídicas, que são minúsculas esferas feitas de gordura que podem entrar nas células com segurança. As nanopartículas lipídicas foram o verdadeiro avanço necessário para as vacinas contra a COVID-19.

Talentos emergentes

Os estudantes destes investigadores europeus de primeira linha podem fazer parte de uma nova onda na medicina.

“A próxima grande mudança para a indústria farmacêutica será treinar os nossos genes para prevenir o cancro ou para lutar contra o cancro”, disse Becer.

Ele disse que o BIOMOLMACS pode preparar cientistas para carreiras em algumas das empresas que desenvolvem nanomáquinas para fornecer tais terapias biológicas a órgãos específicos.

Entretanto, Santos da REBELLION espera que o seu trabalho também possa fazer a diferença para os pacientes com cancro, cujos tratamentos podem deixá-los vulneráveis ​​a infecções bacterianas.

“Minha boa amiga venceu o câncer, mas morreu de uma infecção”, disse ela. "Lembro-me de quando o médico disse:'a bactéria é resistente a tudo - não há nada que possamos fazer'."

Seu objetivo é evitar que os médicos tenham que pronunciar tais frases.

Mais informações:

• REBELIÃO
• BIOMOLMACAS

Informações do diário: Lancet

Fornecido pela Horizon:Revista de Pesquisa e Inovação da UE