Cientistas identificam fragmentos de proteína feitos por hominídeos extintos.
Bioengenheiros usaram inteligência artificial para trazer moléculas de volta dos mortos.
Para realizar essa “desextinção” molecular, os pesquisadores aplicaram métodos computacionais a dados sobre proteínas de humanos modernos (Homo sapiens) e de nossos parentes há muito extintos, Neandertais (Homo neanderthalensis) e Denisovanos. Isso permitiu que os autores identificassem moléculas que podem matar bactérias causadoras de doenças – e que poderiam inspirar novos medicamentos para tratar infecções humanas.
“Somos motivados pela ideia de trazer de volta moléculas do passado para resolver problemas que temos hoje”, diz Cesar de la Fuente, coautor do estudo e bioengenheiro da Universidade da Pensilvânia, na Filadélfia. O estudo foi publicado em 28 de julho na Cell Host & Microbe.
Olhando para o passado
O desenvolvimento de antibióticos diminuiu nas últimas décadas, e a maioria dos antibióticos prescritos hoje está no mercado há mais de 30 anos. Enquanto isso, bactérias resistentes a antibióticos estão aumentando, então uma nova onda de tratamentos será necessária em breve.
Muitos organismos produzem subunidades de proteínas curtas chamadas peptídeos que possuem propriedades antimicrobianas. Um punhado de peptídeos antimicrobianos, a maioria dos quais isolados de bactérias, já está em uso clínico.
As proteínas de espécies extintas podem ser um recurso inexplorado para o desenvolvimento de antibióticos – uma constatação à qual de la Fuente e seus colaboradores chegaram graças, em parte, a um clássico sucesso de bilheteria. “Começamos a pensar em Jurassic Park”, diz ele. Em vez de trazer os dinossauros de volta à vida, como os cientistas fizeram no filme de 1993, a equipe teve uma ideia mais viável: “Por que não trazer moléculas de volta?”
Os pesquisadores treinaram um algoritmo de IA para reconhecer locais em proteínas humanas onde são conhecidas por serem cortadas em peptídeos. Para encontrar novos peptídeos, a equipe aplicou seu algoritmo a sequências de proteínas publicamente disponíveis – mapas dos aminoácidos em uma proteína – de H. sapiens, H. neanderthalensis e Denisovanos. Os pesquisadores então usaram as propriedades dos peptídeos antimicrobianos descritos anteriormente para prever quais desses novos peptídeos podem matar as bactérias.
Encontrar e testar candidatos a medicamentos usando IA leva semanas. Por outro lado, leva de três a seis anos para descobrir um único novo antibiótico usando métodos mais antigos, diz de la Fuente.
Antibióticos antigos
Os pesquisadores testaram dezenas de peptídeos para ver se eles poderiam matar bactérias em pratos de laboratório. Eles então selecionaram seis peptídeos potentes – quatro de H. sapiens, um de H. neanderthalensis e um de Denisovanos – e os deram a camundongos infectados com a bactéria Acinetobacter baumannii, uma causa comum de infecções hospitalares em humanos.
Todos os seis peptídeos interromperam o crescimento de A. baumannii crescendo no músculo da coxa, mas nenhum matou a bactéria. Cinco das moléculas mataram as bactérias que cresciam nos abscessos da pele, mas sofreram um forte golpe. As doses usadas foram “extremamente altas”, diz Nathanael Gray, biólogo químico da Universidade de Stanford, na Califórnia.
Ajustar as moléculas mais bem-sucedidas pode criar versões mais eficazes, diz de la Fuente. Da mesma forma, alterar o algoritmo poderia melhorar a identificação do peptídeo antimicrobiano, com menos falsos positivos. “Embora o algoritmo que usamos não tenha gerado moléculas incríveis, acho que o conceito e a estrutura representam um caminho totalmente novo para pensar sobre a descoberta de medicamentos”, diz de la Fuente.
“A ideia geral é interessante”, diz Gray. Mas até que o algoritmo possa prever peptídeos clinicamente relevantes com um maior grau de sucesso, ele não acha que a desextinção molecular terá muito impacto na descoberta de medicamentos.
Euan Ashley, especialista em genômica e saúde de precisão da Universidade de Stanford, na Califórnia, está entusiasmado em ver uma nova abordagem no campo pouco estudado do desenvolvimento de antibióticos. De la Fuente e seus colegas “me convenceram de que mergulhar no genoma humano arcaico era uma abordagem interessante e potencialmente útil”.
Publicado em 06/08/2023 15h13
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