Pesquisadores têm uma nova tática de batalha para combater infecções bacterianas resistentes a medicamentos. A estratégia envolve o uso de coleções de bacteriófagos, vírus que atacam bactérias naturalmente. Em um novo estudo, pesquisadores da University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering (PME) e da UChicago Medicine mostraram que uma mistura desses fagos pode tratar com sucesso infecções por Klebsiella pneumoniae resistentes a antibióticos em camundongos.

Ao mesmo tempo, no entanto, o trabalho da equipe revelou o quão complexas as interações entre fagos e bactérias podem ser; os vírus previstos como mais eficazes em placas de cultura isoladas nem sempre funcionaram em animais. Além disso, tanto os fagos quanto as bactérias podem evoluir ao longo do tempo — em alguns casos, os fagos evoluíram para serem mais eficientes em matar bactérias, enquanto em outros casos, a Klebsiella desenvolveu resistência aos fagos.

"Ainda achamos que os fagos são uma abordagem incrivelmente promissora para tratar bactérias resistentes a medicamentos , como a Klebsiella", disse Mark Mimee, professor assistente de engenharia molecular e autor sênior do novo trabalho, publicado na Cell Host & Microbe . "Mas os fagos são como um antibiótico vivo, em constante mudança, o que lhes dá muita complexidade."

Klebsiella pneumoniae são bactérias comuns encontradas nos intestinos das pessoas, onde causam pouco dano. No entanto, quando as bactérias escapam para outros locais do corpo, como feridas abertas, pulmões, corrente sanguínea ou trato urinário , elas podem causar infecções mais graves. K. pneumoniae geralmente se espalham em ambientes hospitalares, e cepas resistentes a medicamentos se tornaram comuns.

"Na minha clínica, vejo pacientes com infecções recorrentes do trato urinário causadas por Klebsiella", diz a uroginecologista Sandra Valaitis, MD, da UChicago Medicine, coautora do novo trabalho. "Frequentemente, essas cepas bacterianas desenvolvem resistência a antibióticos orais, deixando os pacientes com menos opções para eliminar a infecção. Precisamos urgentemente de novas maneiras de tratar essas bactérias."

Os fagos, por mais de um século, são conhecidos como inimigos naturais das bactérias e estudados por seu potencial para tratar infecções. No entanto, os fagos são geralmente muito específicos para um tipo de bactéria e prever essas correspondências tem sido difícil.

Na nova pesquisa, Ella Rotman — uma cientista do Mimee Lab — examinou águas residuais para isolar fagos que poderiam efetivamente matar 27 cepas diferentes de Klebsiella, incluindo 14 que foram recentemente isoladas de pacientes da Universidade de Chicago. A equipe identificou várias dezenas de fagos com a capacidade de matar pelo menos algumas cepas de Klebsiella. Então, os pesquisadores analisaram quais fatores genéticos nas bactérias as tornavam mais propensas a serem mortas ou enfraquecidas por cada um desses fagos.

Com base nessa análise, Rotman e seus colegas desenvolveram uma mistura de cinco fagos, cada um direcionado a diferentes componentes da bactéria. Em placas de cultura, bem como em camundongos, esse coquetel de fagos tornou a bactéria Klebsiella resistente a antibióticos mais propensa a ser atacada pelo sistema imunológico e, em alguns casos, mais suscetível ao tratamento com antibióticos. No entanto, em outros casos, a bactéria se tornou mais resistente a antibióticos após o tratamento.

"É uma dessas coisas em que a biologia frequentemente não funciona do jeito que você quer", diz Mimee. "Mas nos dá uma oportunidade de estudar a dinâmica detalhada entre os fagos e as bactérias."

Ao expor a mistura de fagos a uma série de bactérias Klebsiella isoladas, os pesquisadores deram ao fago a oportunidade de evoluir. Isso melhorou a capacidade do coquetel de matar Klebsiella. Em camundongos, a mistura efetivamente matou ou enfraqueceu Klebsiella. Os pesquisadores observaram a coevolução entre as bactérias e o fago nos intestinos dos camundongos, onde a Klebsiella evoluiu para escapar do ataque do fago e o fago reagiu para infectar melhor as bactérias alteradas.

O grupo de laboratório de Mimee continua os experimentos para entender melhor como diferentes pares de fagos e bactérias interagem entre si e como a presença de outros fagos e bactérias — encontrados naturalmente no corpo humano — influencia isso. Ao mesmo tempo, em colaboração com Valaitis, eles estão buscando a aprovação da Food and Drug Administration (FDA) para um pequeno ensaio clínico testando a mistura de fagos em pacientes com infecções do trato urinário.

"Esta pesquisa é um passo positivo na tentativa de resolver as complexidades dos fagos e aproximá-los da clínica", diz Mimee.