Toxina produzida por bactéria pode ser eficaz contra infecção hospitalar

Nas infecções hospitalares, um dos agentes mais nocivos ao paciente é uma bactéria chamada Pseudomonas aeruginosa. Presente em todos os lugares - no solo e na água -, esse microrganismo pode causar infecções, principalmente no ambiente hospitalar, sendo um sério problema para pacientes com baixa imunidade.

No Centro de Pesquisa de Processos Redox em Biomedicina, o Cepid Redoxoma, cientistas conseguiram caracterizar uma espécie de "arma biológica" que poderá combater a P. aeruginosa. Trata-se da Piocina S8, uma bacteriocina produzida pela P. aeruginosa que provoca a morte de células da própria espécie durante a competição por recursos naturais.

Os pesquisadores demonstraram que a Piocina S8 possui potente atividade bactericida contra linhagens de P. aeruginosa multirresistentes a antibióticos, para as quais as alternativas de tratamento são escassas. Recentemente foi publicado um artigo descrevendo os avanços dos estudos com esta bacteriocina no Journal of Bacteriology.

De acordo com o professor Luís E. S. Netto, docente do Instituto de Biociências (IB) da USP, hoje em dia há várias linhagens de P. aeruginosa que são super-resistentes a antibióticos. Por isso, há o interesse de novas moléculas que possam combater a bactéria. As pesquisas vêm sendo desenvolvidas no Redoxoma, sob a coordenação de Luís Netto, com a participação de cientistas do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da USP.

A P. aeruginosa é uma bactéria oportunista capaz de colonizar uma variedade ampla de hospedeiros. Em humanos, ela é comumente encontrada em feridas causadas por queimaduras, em infecções do trato urinário e em doenças pulmonares obstrutivas. Ela é facilmente encontrada e disseminada no ambiente hospitalar, sendo um problema sério para pacientes imunocomprometidos.

Alternativa terapêutica

Luís Netto descreve que, em situações de estresse, quando há uma competição por nutrientes, a P. aeruginosa produz as piocinas (bacteriocinas da P. aeruginosa), que são capazes de matar outras bactérias da mesma espécie. "Essas moléculas podem ser uma alternativa terapêutica para o tratamento de infecções causadas por linhagens multirresistentes, como, por exemplo, aquelas que não respondem aos antibióticos disponíveis", explica o pesquisador ao Jornal da USP.

Dentre as diferentes bacteriocinas de P. aeruginosa, está a Piocina S8 que, de acordo com o cientista, possui potente atividade bactericida contra linhagens multirresistentes de P. aeruginosa.

Diferentemente dos antibióticos, as piocinas são proteínas e têm um espectro de ação restrito, ou seja, são capazes de matar apenas células da P. aeruginosa e não uma Escherichia coli, por exemplo. Isso significa que o uso de piocinas tem também a vantagem de não interferir na microbiota do hospedeiro, melhorando a saúde do paciente e aumentando a eficácia do tratamento.

Caracterização bioquímica

Para compreender o mecanismo pelo qual essa molécula causa a morte celular durante a competição por nutrientes, pesquisadores do Redoxoma fizeram a caracterização bioquímica, microbicida e estrutural da Piocina S8. Estes estudos foram iniciados no ICB, onde a pesquisadora Helena Turano, primeira autora do artigo, realizou sua tese de doutorado, sob a orientação do professor Nilton Lincopan.

Em sua pesquisa de doutorado, Helena conseguiu identificar uma cepa bacteriana (ET02) que produzia uma piocina com potente atividade bactericida contra cepas multirresistentes da P. aeruginosa. Através de espectrometria de massas e do sequenciamento do genoma da cepa ET02, descobriu-se que se tratava da Piocina S8.

"Essa piocina só havia sido descrita por análises in silico, ou seja, por simulação computacional. Foi a primeira vez que ela foi testada in vivo", informa Helena. Segundo a cientista, há três tipos de piocinas, classificadas de acordo com sua estrutura como R, F e S.

As piocinas do tipo R e F são complexos de alto peso molecular que se assemelham a caudas de bacteriófagos. Já as piocinas do tipo S, que foram o foco desta pesquisa, são moléculas de baixo peso molecular, constituídas por apenas duas subunidades proteicas ou componentes.

O componente maior, como explica Helena, é o que mata as células-alvo devido a uma atividade que, no caso da Piocina S8, é a quebra do DNA (chamada de atividade DNase). O componente menor da piocina, conhecido como subunidade imunitária, se liga ao componente maior e inibe a atividade de DNase da piocina, conferindo, assim, proteção à bactéria produtora da piocina.

Após a identificação da Piocina S8 no ICB, a pesquisadora vem realizando todo um trabalho de caracterização da molécula no IB durante seus estudos de pós-doutoramento. "É lá que Helena vem também produzindo a Piocina S8 em grande quantidade e com alto grau de pureza", conta Netto.

Para melhor compreender o modo de ação da Piocina S8, os pesquisadores descreveram a estrutura molecular do domínio DNase da Piocina S8 associada com a subunidade imunitária por cristalografia de raio X, numa resolução que possibilitou visualizar muitos detalhes da forma da proteína, inclusive seus átomos. Também fizeram a caracterização bioquímica da molécula, o que envolveu avaliar a atividade DNase de seu domínio citotóxico.

Em colaboração com outros pesquisadores, os quais cederam uma coleção de cepas de bactérias multirresistentes, Helena pretende fazer ensaios pré-clínicos para descobrir qual é a concentração mínima de Piocina S8 necessária para matar as bactérias. O passo seguinte será realizar ensaios com animais.

"Infelizmente demos uma parada com a pandemia, mas a ideia é que quando pudermos retomar uma normalidade isso possa ser efetivado", avisa a pesquisadora ao Jornal da USP.

Esta pesquisa mostra que há possibilidades de a Piocina S8 vir a se tornar um possível fármaco para o tratamento de infecções bacterianas. "Mas não sabemos afirmar quanto tempo isso pode levar. Pelo que sabemos, não há ainda nenhuma descrição de ensaios clínicos das piocinas em humanos", explica Helena.