Cientistas descobriram uma nova rota para produzir antibióticos complexos que exploram a edição de genes para reprogramar caminhos para medicamentos futuros urgentemente necessários para combater a resistência antimicrobiana, tratar doenças negligenciadas e enfrentar futuras pandemias.
Pesquisadores da Universidade de Manchester descobriram uma nova maneira de manipular enzimas-chave da linha de montagem em bactérias, que pode abrir caminho para uma nova geração de tratamentos com antibióticos.
Uma nova pesquisa publicada hoje na Nature Communications descreve como a edição do gene CRISPR-Cas9 pode ser usada para criar novas enzimas sintetase de peptídeo não ribossomal (NRPS) que fornecem antibióticos clinicamente importantes. As enzimas NRPS são produtoras prolíficas de antibióticos naturais, como a penicilina. No entanto, até agora, manipular essas enzimas complexas para produzir antibióticos novos e mais eficazes tem sido um grande desafio.
O governo do Reino Unido sugere que infecções por resistência antimicrobiana (AMR) causam 700.000 mortes a cada ano em todo o mundo e devem aumentar para 10 milhões, custando à economia global US $ 100 trilhões, até 2050. AMR também ameaça muitos dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU ), com 28 milhões de pessoas extras que poderiam ser forçadas à pobreza extrema até 2050, a menos que a RAM seja contida.
A equipe de Manchester diz que o processo de edição de genes pode ser usado para produzir antibióticos melhores e possivelmente levar ao desenvolvimento de novos tratamentos que ajudem na luta contra patógenos e doenças resistentes a medicamentos no futuro. Jason Micklefield, Professor de Biologia Química no Instituto de Biotecnologia de Manchester (MIB), Reino Unido, explica: “O surgimento de patógenos resistentes a antibióticos é uma das maiores ameaças que enfrentamos hoje.”
“A abordagem de edição de genes que desenvolvemos é uma maneira muito eficiente e rápida de criar enzimas complexas de linha de montagem que podem produzir novas estruturas de antibióticos com propriedades potencialmente melhoradas.”
Microrganismos em nosso ambiente, como bactérias que vivem no solo, desenvolveram enzimas sintetase de peptídeo não ribossomal (NRPS) que montam blocos de construção chamados aminoácidos em produtos peptídicos que geralmente têm atividade antibiótica muito potente. Muitos dos antibióticos mais importantes do ponto de vista terapêutico, usados na clínica hoje, são derivados dessas enzimas NRPS (por exemplo, penicilina, vancomicina e daptomicina).
Infelizmente, estão surgindo patógenos mortais que são resistentes a todos esses antibióticos existentes. Uma solução poderia ser a criação de novos antibióticos com propriedades aprimoradas que possam escapar dos mecanismos de resistência dos patógenos. No entanto, os antibióticos peptídicos não fibrossômicos são estruturas muito complexas que são difíceis e caras de produzir por métodos químicos normais. Para resolver isso, a equipe de Manchester usa a edição de genes para desenvolver as enzimas NRPS, trocando domínios que reconhecem diferentes blocos de aminoácidos, levando a novas linhas de montagem que podem fornecer novos produtos de peptídeos.
Micklefield acrescentou: “Agora somos capazes de usar a edição de genes para introduzir alterações direcionadas às enzimas NRPS complexas, permitindo que precursores de aminoácidos alternativos sejam incorporados nas estruturas dos peptídeos. Estamos otimistas de que nossa nova abordagem pode levar a novas maneiras de fazer antibióticos melhores que são urgentemente necessários para combater os patógenos resistentes aos medicamentos emergentes. ”
O artigo de pesquisa foi publicado na Nature Communications como “A edição de genes permite a engenharia rápida de linhas de montagem complexas de antibióticos”.
Publicado em 26/11/2021 20h35
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