Saúde

Um passo em direção à 'vida biológica'
Os engenheiros químicos criaram um revestimento para micróbios que poderia facilitar a implantação de organismos no tratamento de doenças gastrointestinais.
Por Anne Trafton - 13/12/2021


Os engenheiros químicos criaram um revestimento para micróbios que pode tornar mais fácil implantá-los para tratar doenças gastrointestinais. Créditos :Imagem: Felice Frankel

O intestino humano é o lar de milhares de espécies de bactérias, e algumas dessas bactérias têm potencial para tratar uma variedade de doenças gastrointestinais. Algumas espécies podem ajudar a combater o câncer de cólon, enquanto outras podem ajudar a tratar ou prevenir infecções como C. difficile .

Um dos obstáculos para o desenvolvimento desses “bioterapêuticos vivos” é que muitas das espécies que poderiam ser benéficas são prejudicadas pelo oxigênio, dificultando sua fabricação, armazenamento e distribuição. Os engenheiros químicos do MIT mostraram agora que podem proteger essas bactérias com um revestimento que as ajuda a sobreviver ao processo de fabricação.

Em um estudo publicado hoje no Journal of the American Chemical Society , os pesquisadores mostraram que poderiam usar o revestimento em uma cepa de E. coli , bem como em outra espécie que pode ajudar na digestão de amidos de plantas. O revestimento poderia ser aplicado a muitas outras espécies também, dizem eles.

“Acreditamos que este revestimento pode ser usado para proteger praticamente qualquer micróbio de interesse”, diz Ariel Furst, o Professor de Desenvolvimento de Carreira de Engenharia Química de Raymond e Helen St. Laurent e autor sênior do novo estudo. “Achamos que existem micróbios que podem ajudar com uma variedade de doenças e que podemos protegê-los para manufatura e produção.”

Gang Fan pós-doutorado no MIT é o principal autor do estudo. Pris Wasuwanich, graduando do MIT, e Mariela Rodriguez-Otero, ex-bolsista do Laboratório de Pesquisa de Materiais do MIT, também são autores do artigo.

Revestimento protetor

A maioria dos micróbios que vivem no intestino humano são anaeróbios e têm vários graus de sensibilidade ao oxigênio. Alguns podem tolerar um pouco de oxigênio, enquanto para outros, o oxigênio é mortal.

Isso torna difícil testar seu potencial como tratamento para doenças humanas, porque as bactérias precisam ser liofilizadas e formuladas em cápsulas para serem utilizadas terapeuticamente. Neste estudo, Furst e seus colegas decidiram tentar proteger as bactérias anaeróbias revestindo-as com um material feito de íons metálicos e compostos orgânicos chamados polifenóis.

Quando polifenóis e íons de metal são colocados em uma solução, eles formam uma folha bidimensional em forma de grade. Para este estudo, os pesquisadores usaram ferro, que é seguro para consumo humano, e três polifenóis que são classificados como GRAS (geralmente considerados seguros) pela Food and Drug Administration: ácido gálico, ácido tânico e epigalocatequina, todos os quais são encontrados no chá e outros produtos vegetais.

Se bactérias também forem adicionadas à solução, o material se auto-monta em um revestimento sobre células bacterianas individuais. Este revestimento protege as bactérias durante o processo de liofilização e fabricação. Os pesquisadores mostraram que as células revestidas eram saudáveis ​​e capazes de realizar atividades celulares normais, embora seu crescimento fosse temporariamente inibido.

Quando exposto a um ambiente ácido, como o estômago, o revestimento se decompõe e libera as bactérias.

Distribuindo bactérias

Uma das cepas que os pesquisadores usaram para testar o revestimento é o Bacteroides thetaiotaomicron. Essa espécie, que possui enzimas especializadas para digerir carboidratos, parece ser mais abundante no microbioma intestinal de pessoas saudáveis. No entanto, tem sido difícil estudar como essas bactérias podem promover a saúde se administradas como bioterapêuticas, pois são muito sensíveis ao oxigênio.

Bactérias com este tipo de revestimento protetor também podem ser úteis para aplicações agrícolas, como ajudando a tornar as safras mais tolerantes ao estresse. Outra aplicação possível para o revestimento é usá-lo para proteger micróbios que são usados ​​como vacinas. A vacina BCG, que consiste na versão bovina do micróbio causador da tuberculose, é difícil de produzir e deve ser armazenada em baixas temperaturas. Revesti-lo com uma camada protetora pode eliminar a necessidade de armazenamento refrigerado e tornar a distribuição mais fácil, diz Furst.

“Se pudermos eliminar a necessidade de armazenamento refrigerado e transporte, pensamos que isso tornaria uma grande quantidade de terapêuticas mais amplamente disponível”, diz ela.

A pesquisa foi financiada pelo MIT-Deshpande Center, pelo Programa de Oportunidades de Pesquisa de Graduação do MIT e pelo Programa do Laboratório de Pesquisa de Materiais do MIT MRSEC da National Science Foundation.

 

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