Cientistas descobriram que alguns vírus conseguem gerar deliberadamente diversidade genética para contornar as defesas bacterianas, oferecendo uma nova pista para desenvolver tratamentos quando os antibióticos falham.
Vírus que atacam e matam seletivamente bactérias, também conhecidos como bacteriófagos, ou simplesmente fagos, infetam bactérias mas deixam as células humanas intactas. Depois de se fixarem a uma célula bacteriana, injetam o seu material genético, apropriam‑se da maquinaria da célula e obrigam‑na a produzir novos fagos até a bactéria rebentar.
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Problema: as bactérias conseguem desenvolver defesas contra os fagos, tal como desenvolvem resistência aos antibióticos.
Os novos resultados sugerem que os próprios fagos dispõem de uma contra‑medida evolutiva.
Alguns dos vírus que vivem no intestino humano conseguem gerar rapidamente variações genéticas entre a descendência, aumentando a probabilidade de que pelo menos alguns sobrevivam quando as bactérias contra‑atacam, indica o estudo (fonte em inglês), publicado na quinta‑feira na revista Nature Microbiology.
A descoberta pode abrir uma nova via na procura de alternativas aos antibióticos, numa altura em que as infeções resistentes aos medicamentos se tornam cada vez mais difíceis de tratar.
Investigadores da Michigan State University identificaram regiões até agora pouco valorizadas nos genomas de bacteriófagos que funcionam como “pontos quentes” genéticos, permitindo aos vírus alterar repetidamente genes essenciais à medida que se replicam.
Isso sugere que estas regiões ajudam os fagos a diversificar as apostas evolutivas face às defesas bacterianas. Em vez de produzirem uma população de vírus geneticamente idênticos, geram uma coleção diversa de descendentes com características diferentes, aumentando a probabilidade de que alguns consigam continuar a infetar e matar os hospedeiros bacterianos.
“Isto altera a nossa compreensão sobre a forma como os fagos evoluem”, disse (fonte em inglês)o coautor Chris Waters, docente no programa de Ecologia, Evolução e Comportamento da Michigan State University. “Em vez de sequestrarem os hospedeiros para produzirem em massa cópias exatas de si próprios, estão na realidade a usar estes pontos quentes de mutação para criar um autêntico ‘zoo’”, acrescentou, sublinhando que os fagos “estão, no essencial, a diversificar as apostas”.
Uma via genética de fuga
Os investigadores estudaram o bacteriófago T2, que infeta E. coli, depois de analisarem um sistema de defesa bacteriano capaz de reconhecer e destruir ADN de fagos invasores.
A equipa transferiu o sistema de defesa para E. coli em laboratório e expôs as bactérias aos fagos.
A proteção não durou muito.
Em poucas horas, os fagos começaram a ultrapassar as defesas bacterianas.
“Ao fim de poucas horas, os fagos começavam sempre a ganhar”, contou Waters. “Não conseguíamos perceber porquê”, acrescentou.
Quando os investigadores sequenciaram os vírus resistentes, encontraram mutações repetidas num gene chamado agt, sobretudo numa faixa de ADN repetitivo. “Quando vi os dados, pensei: ‘meu Deus’”, relatou Waters.
Essa sequência revelou‑se aquilo a que os cientistas chamam um locus de contingência, uma região altamente mutável onde a maquinaria que copia o ADN pode deslizar ao replicar sequências repetidas.
O resultado é uma mutação reversível que altera o enquadramento da leitura e pode mudar a forma como as instruções do gene são interpretadas.
Alguns fagos ganham uma repetição extra, outros perdem uma. O resultado é uma população com diferentes versões do vírus, potencialmente com distintas capacidades de escapar às defesas bacterianas.
Os investigadores verificaram que estas regiões repetitivas acumulavam mutações milhares de vezes mais depressa do que o restante genoma do fago.
E o mecanismo não se limita a um único vírus.
Recorrendo a evolução experimental e sequenciação de genomas, a equipa identificou loci de contingência semelhantes no fago T4 de E. coli. Constatou ainda que repetições simples de sequência estavam amplamente distribuídas por diferentes fagos de E. coli, embora a sua abundância variasse entre genes com funções distintas.
Terapia com fagos pode ajudar a tratar superbactérias
A investigação surge numa altura em que cientistas e responsáveis políticos procuram alternativas aos antibióticos.
A terapêutica com fagos não é nova. Os fagos começaram a ser usados de forma terapêutica já na década de 1920 para tratar infeções bacterianas, mas o interesse na abordagem diminuiu quando antibióticos como a penicilina se tornaram amplamente disponíveis.
Hoje, o aumento da resistência aos antimicrobianos voltou a despertar interesse.
O apelo deve‑se em parte à especificidade. Enquanto muitos antibióticos podem matar bactérias benéficas juntamente com os agentes patogénicos que pretendem eliminar, fagos individuais podem ser altamente seletivos para determinadas espécies ou estirpes bacterianas.
Mas essa mesma especificidade também é uma fragilidade: as bactérias podem desenvolver resistência a um fago, tornando potencialmente ineficaz um tratamento.
Os resultados obtidos na Michigan State University abrem a possibilidade de, no futuro, os cientistas poderem tirar partido das próprias estratégias evolutivas dos vírus para tornar os tratamentos com fagos mais robustos.
“Se conseguirmos aproveitar este tipo de truques evolutivos, poderemos desenvolver terapias com fagos mais eficazes em resposta à crise da resistência aos antibióticos”, defendeu Waters.
“Nunca vamos conseguir eliminar totalmente a resistência”, acrescentou. “Mas, se compreendermos melhor como é que as bactérias se protegem da infeção por fagos e como é que os fagos contra‑atacam, poderemos reduzi‑la ao mínimo.”