Os antibióticos são uma ferramenta que salva vidas. No entanto, devido ao seu uso excessivo crônico, os micróbios estão evoluindo e desenvolvendo imunidade contra eles. Como resultado, medicamentos antes eficazes não conseguem mais evitar infecções, complicando o tratamento e aumentando a mortalidade.

Um estudo da Universidade de Albany publicado recentemente na revista Nature Communications identificou um novo mecanismo genético que permite que a resistência antimicrobiana se espalhe entre bactérias letais.

A bactéria Klebsiella pneumoniae é a terceira principal causa de infecções sanguíneas no mundo. Comumente encontrada em superfícies mucosas humanas, como o sistema respiratório e o trato gastrointestinal , quando tem a oportunidade de invadir, a bactéria pode causar pneumonia e infecções graves do sangue e do trato urinário . Essas infecções podem desencadear uma resposta imunológica poderosa que pode levar à falência de órgãos e à morte.

"Sabemos que muitas bactérias clinicamente importantes não respondem mais aos antibióticos, e algumas são resistentes a vários medicamentos", disse a coautora Cheryl Andam, professora associada do Departamento de Ciências Biológicas e do Instituto de RNA.

"Neste estudo, com médicos do Dartmouth-Hitchcock Medical Center, buscamos entender os fatores genéticos que permitem que a Klebsiella pneumoniae desenvolva resistência antimicrobiana, analisando as sequências do genoma da bactéria de pacientes diagnosticados com infecções da corrente sanguínea. Este trabalho abre uma janela para como essas bactérias desenvolvem genes de resistência e os espalham por uma população."

O estudo representa um campo emergente chamado epidemiologia genômica, em que cientistas rastreiam bactérias causadoras de doenças ao longo do tempo e do espaço usando sequenciamento do genoma completo para entender como o patógeno está evoluindo e se espalhando. Isso requer a identificação de todos os genes e variantes genéticas transportados por cepas bacterianas individuais dentro de uma população.

Os pesquisadores analisaram as sequências genéticas de 136 isolados de K. pneumoniae coletados de pacientes adultos e pediátricos com infecções sanguíneas no Dartmouth-Hitchcock Medical Center ao longo de um período de cinco anos (2017–2022). Eles identificaram 94 sequências genéticas distintas, indicando um alto nível de diversidade genética dentro da população amostrada de K. pneumoniae.

Eles também testaram as sequências do genoma contra 20 antibióticos diferentes para determinar se a população incluía cepas conhecidas por serem resistentes. E incluíam. A amostra incluía 64 genes únicos que codificavam resistência a dez classes de medicamentos antimicrobianos. Entre elas, havia cepas conhecidas por serem hipervirulentas e multirresistentes.

Criticamente, a equipe descobriu como K. pneumoniae espalha genes de resistência: via plasmídeos. Plasmídeos são estruturas genéticas móveis que podem carregar múltiplos genes de resistência e espalhá-los para outras bactérias. Esse mecanismo facilita a evolução de uma população bacteriana mais forte e resiliente.

"Isso significa que esses plasmídeos podem persistir por muito tempo e permanecer eficazes na disseminação e no surgimento de cepas multirresistentes, que são muito difíceis de tratar."

Esse novo entendimento informará estratégias para intervenções de saúde pública destinadas a controlar a disseminação de clones bacterianos de alto risco.

"A vigilância contínua e mais estudos epidemiológicos genômicos em ambientes de assistência médica aprofundarão nossa compreensão da resistência antimicrobiana facilitada por plasmídeos e como esse mecanismo molda os riscos à saúde de pacientes vulneráveis e da comunidade em geral", disse Andam.

"A resistência antimicrobiana é uma ameaça global porque doenças microbianas causadas por bactérias, vírus, parasitas e fungos não respondem ao tratamento medicamentoso e podem causar infecções fatais", disse a ilustre professora Marlene Belfort, consultora sênior do Instituto de RNA da UAlbany.

"Esse é um problema tremendo porque os medicamentos que normalmente matam esses organismos infecciosos estão se tornando ineficazes. Acredita-se que a resistência antimicrobiana seja uma ameaça equivalente à humanidade, assim como a mudança climática e a fome no mundo."

"O que o laboratório Andam mostrou é que elementos genéticos chamados plasmídeos são o que fazem com que a bactéria Klebsiella se converta em cepas resistentes a vários antibióticos. Esses plasmídeos podem se mover de um micróbio patogênico para outro, carregando com eles genes que causam resistência a antibióticos.

"Compreender os mecanismos pelos quais a resistência aos antibióticos se espalha entre K. pneumoniae é um passo fundamental para entender o problema mais amplo da resistência antimicrobiana e desenvolver tratamentos contra cepas resistentes perigosas."