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Crise de antibióticos: luta contra superbactérias precisa ser mais criativa

Daniel Schultz

08/11/2018 04h00

A chance de um futuro sombrio é real. A volta a um passado no qual pequenas intervenções cirúrgicas poderiam ser fatais e doenças infecciosas eram a causa de morte mais comum para pessoas de todas as idades. A descoberta dos antibióticos mudou essa realidade, mas a emergência de bactérias resistentes ameaça reverter esse quadro. Já quase não há tratamento para doenças como a gonorreia, cuja bactéria causadora já começa a exibir resistência aos últimos antibióticos disponíveis no mercado. Enquanto isso, nas últimas duas décadas temos visto menos e menos novos antibióticos sendo descobertos. As grandes indústrias farmacêuticas já nem tentam, pois os grandes investimentos necessários para desenvolver novas drogas já não dão retorno. Afinal de contas, quais os motivos dessa crise no setor? E o que podemos fazer a respeito? Cientistas estão buscando soluções criativas para contornar a exaustão dos métodos tradicionais de encontrar novos antibióticos para tratar infecções causadas por bactérias.


Esse vídeo, feito no meu antigo laboratório na Harvard Medical School, mostra a evolução da resistência a antibióticos em bactérias ao longo de duas semanas. As concentração de antibióticos aumenta em direção ao centro da placa, e mutações no DNA das bactérias permitem que elas resistam a concentrações maiores da droga e ocupem novos espaços.

A história da descoberta dos antibióticos é bem conhecida. As culturas bacterianas de Alexander Fleming amanheceram mofadas e destruídas. Ao invés de jogar o seu experimento no lixo, Fleming decidiu investigar qual a substância produzida pelo fungo que havia eliminado as bactérias, resultando na descoberta da penicilina. Desde então, a busca por novas drogas derivadas de fungos e bactérias resultou num grande arsenal que foi o grande responsável pelo aumento da expectativa de vida da humanidade nas décadas seguintes. Embora esse conceito seja relativamente novo para nós, já faz 1 bilhão de anos que os micróbios que residem no solo travam uma verdadeira guerra química entre si na competição por nutrientes. Nesse tempo todo foram capazes de evoluir mecanismos para a produção de moléculas complexas, especialmente desenhadas para interferir nos processos vitais das células inimigas. Restou a nós estudarmos essas espécies produtoras e descobrir tais moléculas, o que fizemos muito bem nas décadas seguintes à descoberta de Fleming.

Mas há um problema: junto com a produção de antibióticos, os microrganismos no solo também evoluíram mecanismos para resistir a essas mesmas moléculas. A grande diversidade de antibióticos presente no solo é acompanhada na mesma medida de uma grande diversidade de genes que permitem às bactérias produzir defesas contra a ação desses antibióticos (o chamado "resistoma"). E mais, os genes que codificam esses mecanismos de defesa frequentemente estão presentes em elementos móveis de DNA, que podem facilmente serem transferidos para outras bactérias. Bactérias congeladas há 30 mil anos, recentemente descobertas nas tundras da Sibéria, já mostravam resistência a antibióticos usados comercialmente hoje em dia.

Quando uma população de bactérias é exposta a um certo antibiótico, as células que não possuem defesa morrem e são repostas por descendentes das células resistentes, aumentando a incidência de resistência nessa população. Dessa maneira, a introdução de antibióticos no meio ambiente, como ocorre nas fazendas, vai ajudando a espalhar esses mecanismos de defesa por várias espécies. Assim, quando começamos a usar um novo antibiótico para eliminar bactérias patogênicas que nunca haviam sido expostas a essa droga, é apenas questão de tempo até que essas bactérias adquiram a resistência de seus primos distantes do solo. Estudos recentes mostram que bactérias que vivem dentro do nosso intestino já apresentam vários mecanismos de resistência herdados diretamente de bactérias do solo.

Até recentemente o problema não era tão grande, pois a caracterização de novas espécies de micróbios e das moléculas produzidas por eles resultava numa grande quantidade de novas drogas introduzidas no mercado. Esses estudos, baseados na força bruta, forneciam milhões de compostos candidatos, que eram então testados individualmente. Primeiro pela sua capacidade de eliminar bactérias patogênicas, depois pela sua segurança à nossa saúde, resultando finalmente apenas numas poucas medicações. Acontece que hoje em dia esse modelo foi exausto. Já não existem tantas espécies de micróbios facilmente cultiváveis que ainda não tenham sido exploradas. Tudo que era fácil de achar já foi encontrado, e esses grandes testes caríssimos já não resultam em muita coisa. Mesmo quando surge uma nova droga, ela geralmente perde sua eficácia devido à resistência antes que os bilhões que foram investidos sejam recuperados. Assim, uma a uma, as grandes farmacêuticas foram desativando seus programas de pesquisa a novos antibióticos. Será o nosso fim?

Esse aparato enterrado no solo para cultivar espécies inéditas de microrganismos resultou na descoberta de um novo antibiótico, para qual ainda não há resistência.

A esperança passa por criatividade e diligência. Métodos para encontrar drogas em lugares inusitados, terapias diferentes e também políticas públicas para o uso responsável dos antibióticos. Apenas uma pequena porcentagem dos micróbios do solo são cultiváveis em laboratório, e uma nova técnica que permite o estudo de novas espécies diretamente no solo, enterrando um aparato de cultivo, resultou na descoberta de uma nova classe de antibióticos. Outras técnicas envolvem a combinação de drogas diferentes, ou mesmo o uso de vírus que atacam espécies específicas de bactérias, o que traria o benefício de não eliminar as espécies benéficas que vivem em nossos intestinos. Políticas públicas responsáveis que praticamente eliminam o uso de antibióticos em fazendas já têm sido postas em prática na Europa, com resultados muito favoráveis. Por enquanto, as bactérias mais resistentes e incuráveis parecem restritas a infecções hospitalares, e raramente são encontradas no nosso dia a dia. Mas se lembre delas da próxima vez que pensar em utilizar antibióticos para tratar um resfriado!

Sobre os autores

Daniel Schultz é cientista, professor de microbiologia e membro do núcleo de ciências computacionais em Dartmouth (EUA). Estuda a dinâmica dos processos celulares, com foco na evolução de bactérias resistentes a antibióticos. É formado em engenharia pelo ITA, doutor em química pela Universidade da Califórnia San Diego e pós-doutorado em biologia sistêmica em Harvard. Possui trabalhos de alto impacto publicados em várias áreas, da física teórica à biologia experimental, e busca integrar essas várias áreas do conhecimento para desvendar os detalhes de como funciona a vida ao nível microscópico.

Monica Matsumoto é cientista e professora de Engenharia Biomédica no ITA. Curiosa, ela tem interesse em áreas multidisciplinares e procura conectar pesquisadores em diferentes campos do conhecimento. Monica é formada em engenharia pelo ITA e doutora em ciências pela USP, e trabalhou em diferentes instituições como InCor/HCFMUSP, UPenn e EyeNetra.

Shridhar Jayanthi é Agente de Patentes com registro no escritório de patentes norte-americano (USPTO) e tem doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade de Michigan (EUA) e diploma de Engenheiro de Computação pelo ITA. Atualmente, ele trabalha com empresas de alta tecnologia para facilitar obtenção de patentes e, nas (poucas) horas vagas, é um estudante de problemas na intersecção entre direito, tecnologia e sociedade. Antes disso, Shridhar teve uma vida acadêmica com passagens pela Rice, MIT, Michigan, Pennsylvania e no InCor/USP, e trabalhou com pesquisa em áreas diversas da matemática, computação e biologia sintética.

Sobre o blog

Novidades da ciência e tecnologia, trazidas por brasileiros espalhados pelo mundo fazendo pesquisa de ponta. Um espaço para discussões sobre os rumos que as novas descobertas e inovações tecnológicas podem trazer para a sociedade.