Muitas pessoas tiveram infecções por E. coli, que são vistas principalmente como inconvenientes e desagradáveis. Para alguns pacientes, como aqueles com câncer no sangue, no entanto, existe o risco de a bactéria viajar para a corrente sanguínea. Nesses casos, uma infecção por E. coli costuma ser fatal. A taxa de mortalidade é de 15-20%.
A cura predominante para essas infecções é o uso de antibióticos que têm efeitos prejudiciais no microbioma do paciente, que desempenham um papel fundamental em nosso bem-estar físico e emocional, além de outros efeitos colaterais. Além disso, problemas crescentes com resistência a antibióticos tornam esses tratamentos menos eficazes no tratamento de infecções.
Uma equipe internacional de cientistas criou o primeiro candidato baseado em CRISPR publicado (consulte o quadro de fatos) para uma droga que tem como alvo E. coli diretamente e deixa o microbioma intacto. Um novo papel em Natureza Biotecnologia intitulado ‘Fago projetado com CRISPR-Cas antibacteriano reduz seletivamente E. coli carga em camundongos’ descreve o desenvolvimento do candidato a medicamento para um estágio em que está pronto para testes em humanos.
Por meio do uso extensivo da biologia sintética, a equipe projetou quatro vírus bacterianos que usam a tecnologia CRISPR para matar as bactérias indesejadas com precisão.
“Acreditamos que um medicamento de espectro estreito com essas propriedades pode ser muito útil para pacientes com câncer, entre outros, que costumam ter infecções graves difíceis de tratar com os antibióticos atuais”, diz Morten Otto Alexander Sommer, professor da DTU Biosustain, Co -fundador do SNIPR Biome e principal autor do artigo.
O trabalho foi realizado em colaboração com JAFRAL (Eslovênia), JMI Laboratories (EUA) e Divisão de Doenças Infecciosas da Weill Cornell Medicine (EUA).
Fagos de engenharia para atingir E. coli
A equipe, baseada principalmente no SNIPR Biome, examinou uma biblioteca de 162 fagos de ocorrência natural (vírus que matam bactérias específicas; veja o quadro de fatos). Eles descobriram que oito desses fagos se mostraram promissores no direcionamento E. coli. Eles então projetaram os fagos por meio da edição de genes para melhorar sua capacidade de direcionar E. coli.
Um coquetel de quatro desses fagos, que eles chamaram de SNIPR001, alvejou bactérias em biofilmes de forma muito eficaz e reduziu o número de E. coli de uma maneira que ultrapassou a dos fagos de ocorrência natural. Além disso, eles mostraram que o coquetel de fagos foi bem tolerado no intestino de camundongos e mini porcos, reduzindo o surgimento de E. coli. SNIPR001 está agora em desenvolvimento clínico e recebeu uma designação Fast-Track (revisão acelerada) pela Food and Drug Administration dos EUA.
O SNIPR001 compreende quatro CAPs complementares e é um novo antibiótico de precisão que visa seletivamente E.coli para prevenir bacteremia em pacientes com câncer hematológico em risco de neutropenia (níveis baixos de glóbulos brancos).
Pacientes com câncer de sangue são os primeiros da fila
A razão pela qual esse novo desenvolvimento é empolgante para pacientes com câncer de sangue tem a ver com os efeitos colaterais decorrentes do tratamento quimioterápico. Faz com que a medula óssea do paciente produza menos células sanguíneas e inflamação dos intestinos. Este último aumenta a permeabilidade do intestino, permitindo que as bactérias do intestino viajem para a corrente sanguínea. Essa combinação de efeitos colaterais deixa o paciente vulnerável a infecções por bactérias como E. coli. Em tais casos, o
Hoje, os pacientes em risco (ou seja, com baixos níveis de glóbulos brancos) recebem tratamentos com antibióticos antes da quimioterapia, mas, em alguns casos, E. coli mostra resistência muito alta aos antibióticos comumente usados. Além disso, os próprios antibióticos têm vários efeitos colaterais que, em alguns casos, reduzem o efeito dos tratamentos contra o câncer.
“Precisamos de uma variedade maior de opções disponíveis para tratar esses pacientes, de preferência aquelas em que possamos atingir especificamente as bactérias responsáveis para evitar efeitos colaterais e que não aumentem o problema da resistência aos antibióticos”, diz Morten Otto Alexander Sommer.
Nos últimos anos, os pesquisadores voltaram a usar fagos para tratar infecções por causa do aumento da resistência a antibióticos. Antes que os antibióticos estivessem amplamente disponíveis, os fagos eram amplamente utilizados e estudados em países que faziam parte da União Soviética. Ainda assim, existem poucos ensaios clínicos e os resultados não foram convincentes, de acordo com o jornal.
“Através de tecnologias emergentes como CRISPR, o uso de fagos no tratamento de infecções tornou-se um caminho viável. Como nossos resultados mostram, há potencial para aprimorar fagos de ocorrência natural por meio da engenharia genética. Espero que essa abordagem também sirva como um modelo para novos antimicrobianos direcionados a patógenos resistentes”, diz Morten Otto Alexander Sommer.
CRISPR, fagos e terapia fágica
A tecnologia CRISPR é uma maneira de os cientistas editarem sequências de DNA nas células. É baseado em um mecanismo de defesa que as bactérias usam naturalmente para se proteger. A tecnologia CRISPR usa uma molécula chamada Cas9, que funciona como uma tesoura para cortar o DNA em um ponto específico.
Após o corte, o DNA pode ser consertado ou uma nova peça pode ser adicionada. Os cientistas podem usar essa ferramenta para criar organismos geneticamente modificados, encontrar novas maneiras de tratar doenças genéticas e aprender mais sobre como os genes funcionam.
Os fagos são pequenos vírus que podem matar bactérias específicas. Eles estão por toda parte na Terra e ajudam a regular as populações bacterianas e o ciclo de nutrientes. Eles infectam e matam bactérias e, quando as bactérias morrem, liberam nutrientes no ambiente.
Os cientistas usam fagos para tratar infecções bacterianas, o que é chamado de terapia fágica. Eles identificam e isolam fagos que podem matar uma cepa bacteriana específica e os usam para combater infecções causadas por essa cepa.
A terapia fágica tem algumas vantagens em relação aos antibióticos, como direcionar bactérias específicas sem efeitos colaterais e potencialmente reduzir a resistência a antibióticos.
Fundo: Uma visão geral do processo de criação do SNIPR001
- Fagos de ocorrência natural são rastreados contra um painel de E. coli Deformação.
- Fagos com ampla atividade contra E. coli são projetados com fibra de cauda e/ou armados com sistemas CRISPR-Cas contendo sequências específicas para E. colicriando CAPs (fagos armados com Cas).
- Esses CAPs são testados para variedade de hospedeiros, eficácia in vivo e especificações CMC.