Máquinas moleculares ativadas com luz combatem resistência antimicrobiana

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Máquinas moleculares ativadas com luz combatem
resistência antimicrobiana
Uma arma seletiva que pode ser controlada remotamente para matar bactérias de forma independente
ou em conjunto com as atuais abordagens antibióticas.
A resistência antimicrobiana é um desafio na menor das escalas, mas com o maior dos riscos. Como o
uso de antibióticos cresceu, em intervenções hospitalares de salvamento ao vivo, em tratamentos úteis
que reprimindo todos os tipos de infecções e em pecuária em todo o mundo, as bactérias enfrentaram o
desafio, adaptando-se para evitar nossos ataques.
Perder nossa capacidade de combater infecções bacterianas significaria milhões de mortes e um grande
passo para trás para a humanidade. Novos antibióticos e melhor gestão daqueles atualmente em uso
para limitar a resistência são essenciais, mas o progresso em ambas as frentes tem sido lento em
relação à urgência da ameaça.
Para combater superbactérias e evitar que as infecções cotidianas se tornem mortais, podemos precisar
de novas armas.
Máquinas moleculares ativadas por luz
Máquinas moleculares podem ser uma adição poderosa ao nosso arsenal. Pesquisadores da Rice
University desenvolveram minúsculos motores sintéticos que podem lançar ataques contra bactérias de
maneiras que talvez nunca encontrem na natureza e, portanto, estão mal equipados para repelir.
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Os dispositivos diminutos são construídos em torno de um interruptor que responde à luz, provocando
movimento rápido quando ativado. Este movimento pode ser uma contração contínua entre duas poses
diferentes ou giratório circular que transforma as moléculas em brocas que perfuram as membranas
protetoras das bactérias. Pesquisas anteriores encontraram sucesso com a abordagem de perfuração,
mas esses aríetes bacterianos podem ser um pouco indiscriminados em sua ação.
Agora, a equipe desenvolveu uma nova iteração das máquinas moleculares que enfraquecem as
bactérias de uma maneira diferente. Em um artigo publicado na revista Advanced Science, os
pesquisadores descrevem experimentos revelando que esta versão – construída em torno de um
interruptor responsivo à luz feito de hemitioíondigo – foi mais devastadora para as bactérias ao realizar o
movimento de inversão do que a perfuração. Isso sugere que o modo de ação desta vez não foi baseado
em força física pura, mas em outra coisa.
Mais do que apenas aterramento de carneiros
Testes iniciais revelaram que eles matam seletivamente bactérias Gram-positivas, um tipo de bactéria
que inclui a superbactéria persistente, MRSA, que ocorre tumulto em hospitais, mas não Gram-negativo.
Conforme as moléculas alternam entre as duas posições, elas perturbam o material ao seu redor e
geram substâncias químicas altamente reativas chamadas espécies reativas de oxigênio. Estes
enfraquecem as bactérias, causando o afinamento de suas paredes e vazamento de conteúdo interno.
“Estes não estão matando células por rasgar mecanicamente as membranas como as máquinas
moleculares anteriores”, disse um dos autores do estudo da Universidade Rice, James Tour. “Eles
induzem perturbações suficientes para que espécies reativas de oxigênio e radicais livres sejam gerados
e acabem matando as células. Não é a morte necrótica rápida que vimos antes. É um pouco mais lento,
mas é extremamente eficiente.”
Isso pode levar diretamente ao colapso de colônias de bactérias, incluindo células persistentes e
biofilmes, que podem durar mais do que as terapias convencionais, causando um ressurgimento e
gradualmente construindo resistência perigosa cada vez que encontram e sobrevivem a uma onda de
antibióticos. As novas máquinas também ajudam a preparar a população bacteriana para um ataque fácil
com os antibióticos existentes.
Uma arma seletiva contra a resistência antimicrobiana
A abordagem parece funcionar em bactérias Gram-positivas apenas por causa das principais diferenças
na estrutura da membrana de bactérias Gram-positivas e negativas. As células de mamíferos têm
defesas igualmente robustas contra o estresse oxidativo que danifica as bactérias devido a diferenças na
carga elétrica de suas membranas e à presença de rigidez do colesterol, o que significa que o risco de
danos colaterais ao paciente é reduzido.
“Uma vantagem importante dessas moléculas é que elas têm um espectro estreito de atividade e matam
seletivamente um grupo específico de bactérias: bactérias Gram-positivas”, disse a coautora do artigo,
Ana Santos. “Portanto, eles são menos propensos a causar os efeitos colaterais observados com
antibióticos de amplo espectro que matam indiscriminadamente bactérias ‘ruins” e ‘boas’, e também são
menos propensas a levar à resistência porque apenas um grupo de bactérias é afetado”.
https://doi.org/10.1002/advs.202203242
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Uma arma seletiva que pode ser controlada remotamente usando luz visível e pode matar bactérias de
forma independente ou em conjunto com abordagens atuais sem prejudicar as células humanas é uma
perspectiva tentadora. Além de experimentos no laboratório, um uso potencial seria para queimaduras.
Essas lesões expostas são frequentemente infectadas com bactérias Gram-positivas teimosas e
propensas a reinfecção e desenvolvimento de resistência. E uma solução ativada pela luz é
particularmente prática na superfície da pele.
Os testes iniciais em uma espécie modelo eram promissores: as larvas de mudo infectadas com MRSA
só poderiam sobreviver nos últimos sete dias com o tratamento de ambos os antibióticos e as máquinas
de hemiionidigo – os tratamentos convencionais por si só não eram suficientes.
Há muito trabalho a ser feito para passar do tratamento de queimaduras de mariposas em laboratório
para enfrentar a crise global de resistência antimicrobiana, que foi a terceira principal causa de morte em
todo o mundo em 2019, e pode reivindicar dez milhões de vidas a cada ano até 2050 se nada for feito.
Mas talvez a luz que ativa essas máquinas moleculares seja um farol de esperança para o futuro.
Referência: Ana Santos, James Tour, et al., Hemithioindigo-Based Light-Activated Light-Activated
Molecular Machines Kill Bacteria by Oxidative Damage, Advanced Science (2022). DOI:
10.1002/advs.202203242
Crédito da imagem: Michael Schiffer em Unsplash
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202203242