A resistência a antibióticos está se aproximando de uma crise global, com superbactérias projetadas para causar mais de 10 milhões de mortes por ano até 2050. Agora, cientistas da UC San Diego revelaram uma nova ferramenta baseada em CRISPR que não apenas combate bactérias resistentes, mas pode remover ativamente sua resistência a medicamentos.
Inspirada por gene drives usados em insetos, a tecnologia espalha uma correção genética por populações bacterianas, inclusive dentro de biofilmes teimosos que protegem os micróbios dos antibióticos.
A resistência a antibióticos se intensificou rapidamente nos últimos anos, tornando-se uma séria emergência de saúde global. Bactérias causadoras de doenças estão continuamente se adaptando, encontrando novas formas de sobreviver a tratamentos que antes as eliminavam.
Como resultado, mais superbactérias resistentes a drogas estão se espalhando. Essas bactérias perigosas frequentemente prosperam em hospitais, estações de tratamento de águas residuais, operações pecuárias e fazendas de peixes.
Em resposta a essa ameaça, cientistas estão recorrendo a tecnologias genéticas avançadas. Pesquisadores da Universidade da Califórnia San Diego agora usam novas ferramentas de edição genética para combater diretamente a resistência a antibióticos.
Os professores Ethan Bier e Justin Meyer da UC San Diego School of Biological Sciences se uniram para criar uma nova forma de remover traços de resistência de populações bacterianas. A abordagem deles se baseia na edição genética CRISPR e empresta conceitos de gene drives.
A equipe desenvolveu um sistema de segunda geração chamado pPro-MobV. Esta tecnologia atualizada é projetada para se espalhar por comunidades bacterianas e desativar os genes que as tornam resistentes a antibióticos.
Com o pPro-MobV, trouxemos o pensamento de gene drive de insetos para bactérias como uma ferramenta de engenharia populacional, disse Bier. Com esta nova tecnologia baseada em CRISPR, podemos pegar algumas células e deixá-las neutralizar a resistência em uma grande população alvo.
A base para este trabalho começou em 2019. A versão anterior introduzia uma cassete genética nas bactérias, permitindo que ela se copiasse entre genomas bacterianos e desligasse genes de resistência a antibióticos.
Esta cassete visa especificamente genes de resistência carregados em plasmídeos. Ao se inserir nesses plasmídeos, a cassete interrompe os genes de resistência e torna as bactérias vulneráveis a antibióticos novamente.
O sistema mais novo pPro-MobV expande esse conceito usando transferência conjugal, um processo similar ao acasalamento bacteriano, para mover componentes CRISPR de uma célula para outra.
De acordo com descobertas publicadas na revista Nature npj Antimicrobials and Resistance, os pesquisadores demonstraram que o sistema pode viajar por um canal natural de acasalamento formado entre bactérias.
Importante, a equipe mostrou que este método funciona dentro de biofilmes. Biofilmes são comunidades densas de micróbios que aderem a superfícies e são notoriamente difíceis de eliminar.
Eles estão envolvidos na maioria das infecções graves e ajudam as bactérias a sobreviver ao tratamento formando uma barreira protetora. Por causa disso, a nova abordagem poderia ter aplicações importantes em hospitais, esforços de limpeza ambiental e engenharia de microbiomas.
O contexto do biofilme para combater a resistência a antibióticos é particularmente importante, disse Bier. Se você pudesse reduzir a disseminação de animais para humanos, poderia ter um impacto significativo no problema.
Os pesquisadores também descobriram que elementos de seu sistema genético ativo podem ser transportados por bacteriofagos, ou fagos, vírus que infectam bactérias naturalmente.
A equipe prevê o pPro-MobV trabalhando ao lado desses fagos projetados para fortalecer o impacto. Como uma salvaguarda adicional, a plataforma pode incluir um processo conhecido como deleção por homologia, que permite aos cientistas remover a cassete genética inserida, se necessário.
Esta tecnologia é uma das poucas formas que conheço que pode reverter ativamente a disseminação de genes resistentes a antibióticos, disse Meyer.
