Bactérias resistentes a medicamentos estão evoluindo para armas de uma ferramenta genética antimicrobiana

Bactérias resistentes a medicamentos estão evoluindo para armas de uma ferramenta genética antimicrobiana

Uma cepa de bactéria resistente a medicamentos que se adaptou aos ambientes de saúde nos últimos anos para transformar uma ferramenta genética antimicrobiana em arma, eliminando seus primos e substituindo-os como cepa dominante. Cientistas da Escola de Medicina da Universidade de Pittsburgh fizeram a descoberta enquanto vasculhavam dados de hospitais locais – e então confirmaram que se tratava de um fenômeno global.

A descoberta, publicada hoje emMicrobiologia naturalPode ser o ímpeto para novas abordagens para o desenvolvimento de terapêuticas contra algumas das bactérias mais mortais do mundo. Ele também valida um novo uso para um sistema desenvolvido na Pitt e na UPMC que combina sequenciamento genômico com algoritmos de computador para detectar rapidamente surtos de doenças infecciosas.

Nosso laboratório está na primeira fila do desfile de patógenos que se deslocam pelo ambiente hospitalar. E quando demos um passo para trás e diminuímos o zoom, rapidamente ficou aparente que grandes mudanças estavam em andamento com uma das bactérias mais difíceis do mundo. “

Daria van Tyne, Ph.D.,,Autor Sênior,Professor Associado de Medicina na Divisão de Doenças Infecciosas de Pitt

O Advanced Healthcare Detection System (EDS-HAS) analisa as assinaturas genéticas de infecções em pacientes hospitalizados e os padrões FLAGS, permitindo que os médicos intervenham e interrompam possíveis surtos em tempo real. Mas a autora principal, Emma Mills, estudante de pós-graduação em microbiologia e imunologia no laboratório de Van Tyne, percebeu que Eds-Hat também era um tesouro de informações históricas detalhadas que poderiam informá-la sobre a evolução das bactérias ao longo do tempo.

Mills se concentrou em produtos resistentes à vancomicinaEnterococcus faecium(VREFM), assim chamada porque não pode ser erradicada com o popular antibiótico vancomicina. O Vrefm mata cerca de 40% das pessoas que infecta e é uma praga específica para pacientes imunocomprometidos e hospitalizados.

Depois de analisar as sequências do genoma de 710 amostras de infecção por VREFM de pacientes hospitalares, Mills descobriu que a diversidade de cepas de VREFM variava de cerca de oito tipos distribuídos de maneira bastante uniforme a duas cepas dominantes, em 2018, a partir do final de 2022, em quatro anos, em quatro anos, em quatro anos, em quatro anos.

Após uma inspeção mais detalhada, Mills descobriu que as cepas dominantes haviam adquirido a capacidade de produzir bacteriocina, um antimicrobiano que as bactérias usam para matar ou inibir umas às outras. Eles tinham esta nova capacidade de destruir as outras estirpes VREFM com armas e proporcionaram-lhes acesso irrestrito a nutrientes para uma reprodução mais fácil.

Isto despertou ainda mais a curiosidade de Mills: se isto estava acontecendo no hospital local, estaria acontecendo em outro lugar? Nenhuma publicação de pesquisa anterior examinou a possibilidade de este ser um fenômeno global. Portanto, ela consultou uma biblioteca disponível publicamente com mais de 15.000 genomas VREFM coletados em todo o mundo entre 2002 e 2022. Com certeza, o que ela observou localmente também estava acontecendo em todo o mundo.

“Esta foi uma descoberta completamente inesperada – fiquei surpreso ao ver um sinal tão dramático”, disse Mills. “Uma vez que estas estirpes estão num ambiente institucional, como um hospital, e são comparadas com outras estirpes de VRE no intestino de um paciente, elas assumem o controlo.

Van Tyne disse que a descoberta não tem implicações clínicas imediatas – não parece que os VREFMs que contêm bacteriocinas deixem os pacientes mais doentes do que os seus antecessores. No entanto, poderia apontar possíveis caminhos para o desenvolvimento de novas terapias.

"A diversidade da população de VRE parece estar diminuindo a partir de muitos tipos diferentes que causam poucas infecções. Isso significa que em breve poderemos ter apenas um único alvo para o qual terapias como antibióticos ou terapia fágica podem ser projetadas", disse Van Tyne. “Isso também sugere que as bacteriocinas são muito poderosas e podemos transformá-las em armas para nossos próprios propósitos.”

Autores adicionais do estudo incluem Katharine Hewlett, Alexander B. Smith, Ph.D., e Joseph P. Zackular, Ph.D., do Hospital Infantil da Filadélfia; e Marissa P. Griffith, Lora Pless, Ph.D., Alexander J. Sundermann, Dr.Ph, e Lee H. Harrison, MD, de Pitt.

Esta pesquisa foi financiada pelos Institutos Nacionais de Subsídios de Saúde R01AI165519, R01AI127472 e R35GM138369.

Fontes: