Biomaterial vivo com E. coli para combater ITUs e resistência a antibióticos

Milhões de pessoas nos Estados Unidos e em várias partes do mundo sofrem, todos os anos, com infecções do trato urinário (ITUs). Alguns grupos, em especial, têm maior propensão a ITUs crónicas, incluindo mulheres, pessoas idosas e alguns veteranos.

Em geral, essas infecções são tratadas com antibióticos. Porém, quando esses medicamentos são usados em excesso, os microrganismos-alvo podem tornar-se resistentes, o que diminui a eficácia dos remédios.

Para enfrentar simultaneamente o problema das ITUs crónicas e da resistência a antibióticos, juntámos a nossa experiência em microbiologia e engenharia para criar um material vivo que abriga uma estirpe específica de E. coli benéfica. A nossa investigação indica que as bactérias “boas” libertadas por esse biomaterial conseguem competir com as bactérias “más” pelos nutrientes e sair vencedoras, reduzindo de forma drástica a quantidade de micróbios causadores de doença.

Com mais desenvolvimento, acreditamos que esta abordagem pode ajudar a controlar ITUs recorrentes que não respondem a antibióticos.

Levar bactérias até à bexiga

Para os microrganismos que vivem nas pessoas, os nutrientes são escassos e a disponibilidade varia de acordo com a região do corpo. Para obter nutrientes essenciais, as bactérias precisam disputar recursos tanto com outros micróbios como com o próprio hospedeiro.

Ao consumir os nutrientes disponíveis, bactérias benéficas conseguem travar ou abrandar o crescimento de bactérias nocivas. Quando as bactérias prejudiciais ficam privadas de nutrientes importantes, elas não conseguem atingir quantidades suficientemente elevadas para provocar doença.

No entanto, levar bactérias benéficas para a bexiga, com o objectivo de prevenir ITUs, é um desafio. Para começar, essas bactérias úteis tendem a colonizar naturalmente apenas pessoas que não conseguem esvaziar totalmente a bexiga - uma condição conhecida como retenção urinária. Mesmo entre esses doentes, o tempo durante o qual essas bactérias conseguem colonizar a bexiga varia muito.

Além disso, as formas actuais de introduzir bactérias na bexiga são invasivas e exigem a inserção repetida de um cateter. E, mesmo quando as bactérias são libertadas com sucesso na bexiga, a urina acaba por expulsá-las, porque elas não conseguem aderir à parede da bexiga.

Biomateriais para tratar ITUs

Como as bactérias benéficas não conseguem fixar-se e manter-se vivas na bexiga por muito tempo, desenvolvemos um biomaterial capaz de libertar essas bactérias lentamente no órgão ao longo do tempo.

O nosso biomaterial é feito de E. coli viva incorporada numa estrutura em matriz composta por gel. Ele lembra um pedaço de gelatina cerca de 500 vezes menor do que uma gota de água e pode libertar bactérias na bexiga por até 2 semanas. Ao entregar as bactérias por meio do biomaterial, eliminamos a necessidade de que elas se prendam à parede da bexiga para permanecer no órgão.

Testámos o biomaterial colocando-o em urina humana, em placas de Petri, e expondo-o a patógenos bacterianos que causam ITUs. Observámos que, quando misturadas na proporção 50:50, as E. coli superaram as bactérias causadoras de ITU, aumentando até cerca de 85% da população total.

Quando adicionámos mais E. coli do que bactérias causadoras de ITU - cenário que imaginamos para etapas futuras de desenvolvimento e testes -, a participação de E. coli subiu para acima de 99% da população, o que, na prática, eliminou as bactérias associadas à ITU. Além disso, o biomaterial continuou a libertar E. coli por até 2 semanas em urina humana.

Os nossos resultados sugerem que a E. coli pode manter-se presente e sobreviver na bexiga por períodos prolongados, além de reduzir com sucesso o crescimento de muitos tipos de bactérias responsáveis por ITUs.

Melhorar biomateriais

Os nossos achados mostram que a E. coli consegue controlar não apenas bactérias nocivas com as quais tem relação próxima, mas também uma ampla gama de bactérias patogénicas em seres humanos e em animais. Isso indica que talvez não seja necessário identificar um tipo diferente de bactéria benéfica para controlar cada patógeno - e são muitos - capaz de provocar uma ITU.

Actualmente, a nossa equipa está a avaliar quão bem o biomaterial consegue curar ITUs em ratos. Também estamos a trabalhar para identificar quais nutrientes específicos são disputados por bactérias benéficas e nocivas e quais factores podem favorecer a vitória das benéficas. Podemos incorporar esses nutrientes no biomaterial para que sejam libertados - ou, conforme o caso, restringidos.

Esta investigação ainda está numa fase inicial, e aplicações clínicas não estão em desenvolvimento no momento; portanto, se vier a chegar a pacientes, será num futuro distante. Esperamos que a nossa tecnologia possa ser aperfeiçoada e aplicada no controlo de outras infecções bacterianas e de alguns cancros causados por bactérias.

Sarguru Subash, professor associado, Texas A&M University

Este artigo foi republicado a partir de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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