Um tipo de bactéria resistente a medicamentos que se adaptou a ambientes de assistência médica evoluiu nos últimos anos para se tornar uma arma genética antimicrobiana, eliminando seus primos e substituindo-os como a cepa dominante. Cientistas da Escola de Medicina da Universidade de Pittsburgh fizeram a descoberta ao vasculhar dados de hospitais locais — e então confirmaram que era um fenômeno global.

A descoberta, publicada na Nature Microbiology , pode ser o ímpeto para novas abordagens no desenvolvimento de terapêuticas contra algumas das bactérias mais mortais do mundo . Ela também valida um novo uso para um sistema desenvolvido na Pitt e na UPMC que acopla sequenciamento genômico com algoritmos de computador para detectar rapidamente surtos de doenças infecciosas.

"Nosso laboratório tem um lugar na primeira fila para o desfile de patógenos que se movem pelo ambiente hospitalar ", disse a autora sênior Daria Van Tyne, Ph.D., professora associada de medicina na Divisão de Doenças Infecciosas de Pitt. "E quando demos um passo para trás e ampliamos o zoom, rapidamente ficou claro que grandes mudanças estavam acontecendo com uma das bactérias mais difíceis de tratar do mundo."

O Enhanced Detection System for Health Care-Associated Transmission (EDS-HAT) analisa as assinaturas genéticas de infecções em pacientes hospitalizados e sinaliza padrões, permitindo que os clínicos intervenham e parem potenciais surtos em tempo real . Mas a autora principal Emma Mills, uma estudante de pós-graduação em microbiologia e imunologia no laboratório de Van Tyne, percebeu que o EDS-HAT também era um tesouro de informações históricas detalhadas que ela poderia explorar para aprender sobre a evolução das bactérias ao longo do tempo.

Mills focou no Enterococcus faecium resistente à vancomicina (VREfm), assim chamado porque não pode ser erradicado com o popular antibiótico vancomicina. O VREfm mata cerca de 40% das pessoas que infecta e é uma praga particular em pacientes imunocomprometidos e hospitalizados, que frequentemente tomam antibióticos que diminuem a diversidade de bactérias em seus microbiomas, permitindo que bactérias resistentes a medicamentos, como o VREfm, prosperem.

Após analisar as sequências genômicas de 710 amostras de infecção por VREfm de pacientes hospitalizados inseridos no EDS-HAT ao longo de um período de seis anos, Mills descobriu que a variedade de cepas de VREfm havia diminuído de cerca de oito tipos distribuídos de forma bastante uniforme em 2017 para duas cepas dominantes que começaram a surgir em 2018 e, até o final de 2022, eram as culpadas em quatro de cada cinco amostras de pacientes com VREfm.

Após um exame mais detalhado, Mills descobriu que as cepas dominantes tinham adquirido a capacidade de produzir uma bacteriocina, que é um antimicrobiano que as bactérias usam para matar ou inibir umas às outras. Eles transformaram essa nova capacidade em uma arma para destruir as outras cepas VREfm, dando a elas acesso irrestrito a nutrientes para reprodução mais fácil.

Isso despertou ainda mais a curiosidade de Mills: se isso estava acontecendo no hospital local, estava acontecendo em outro lugar? Nenhuma publicação de pesquisa anterior havia explorado a possibilidade de que esse fosse um fenômeno global, então ela consultou uma biblioteca disponível publicamente com mais de 15.000 genomas VREfm coletados globalmente de 2002 a 2022. Com certeza, o que ela observou localmente também estava acontecendo em escala global.

"Essa foi uma descoberta completamente inesperada — fiquei surpreso ao ver um sinal tão dramático", disse Mills. "Uma vez que essas cepas estão em um ambiente institucional — como um hospital — e são comparadas a outras cepas de VRE no intestino de um paciente, elas assumem o controle. É um cenário de 'mate seus amigos e coma a comida deles'."

Van Tyne disse que a descoberta não tem consequências clínicas imediatas — não parece que o VREfm com bacteriocina esteja deixando os pacientes mais doentes do que seus predecessores. Mas pode apontar para potenciais caminhos para o desenvolvimento de novas terapias.

"A diversidade da população de VRE parece estar diminuindo de muitos tipos diferentes, causando infecção a apenas alguns. Isso significa que em breve poderemos ter apenas um único alvo para o qual projetar terapêuticas, como antibióticos ou terapia de fagos", disse Van Tyne.

"Isso também sugere que as bacteriocinas são muito potentes e talvez possamos usá-las como arma para nossos próprios propósitos."