Os cientistas estão usando um sistema meteorológico semelhante a um radar para observar uma tempestade de patógenos se formando dentro do tecido vivo.
A estratégia é totalmente nova, segundo os autores, e se baseia em uma técnica muito semelhante aos radares Doppler, que podem detectar o movimento da precipitação e prever os próximos padrões climáticos.
Os ultrassons Doppler, que usam ondas sonoras para criar imagens do fluxo sanguíneo, já são usados na esfera médica, mas esta nova técnica pode permitir aos cientistas espiar dentro das células individuais para ver como elas respondem a patógenos como a salmonela e a E. coli.
Esse conhecimento poderia um dia nos permitir descobrir rapidamente se o tecido vivo contém micróbios ou não e tratar com sucesso essa infecção.
Em 2020, a equipe usou imagens biodinâmicas semelhantes para identificar células cancerosas e testar o quão eficaz a quimioterapia é realmente em derrotá-las.
“Primeiro fizemos imagens biodinâmicas aplicadas ao câncer, e agora estamos aplicando a outros tipos de células”, diz David Nolte, que é especialista em imagens biomédicas na Universidade Purdue.
“Esta pesquisa é única. Ninguém mais está fazendo nada parecido. É por isso que é tão intrigante.”
Espalhar luz em tecidos vivos resulta em uma série de mudanças de frequência Doppler, que podem dizer aos cientistas algo sobre o que está acontecendo dentro das células de um tecido vivo.
Esta ‘impressão digital’ Doppler, como é conhecida, é extremamente sensível até mesmo a mudanças sutis nos processos intracelulares, incluindo a invasão bacteriana.
Quando uma bactéria infecta um hospedeiro vivo, ela pode alterar a dinâmica das células do tecido, permitindo que algumas atuem como “sentinelas”, relatando os efeitos do patógeno e suas respostas aos tratamentos com antibióticos.
Essas diferentes faixas de frequência podem ser interpretadas por cientistas para entender melhor o verdadeiro caráter de uma infecção e a melhor forma de combatê-la.
Para mostrar como essa técnica funciona, os pesquisadores usaram uma linha de células de câncer de cólon padrão e a apresentaram a vários patógenos de origem alimentar para ver como sua primeira linha de células – as “sentinelas” – respondia a diferentes infecções.
Salmonella invasiva foi encontrada para penetrar através dos tumores cancerígenos, enquanto cepas não invasivas de E. coli permaneceram isoladas fora das células. Em última análise, os dois cenários geraram assinaturas Doppler diferentes.
“Isso mede diretamente se uma célula é patogênica”, diz o engenheiro biológico Michael Ladisch.
“Se as células não são patogênicas, o sinal Doppler não muda. Se forem, o sinal Doppler muda significativamente.”
Usando métodos adicionais, os pesquisadores podem descobrir qual patógeno está realmente presente no tecido vivo. Como explica Ladisch, é “uma maneira rápida de diferenciar amigo de inimigo”.
Assim que o trabalho estiver concluído, os antibióticos podem ser aplicados à linha celular e as respostas podem ser rastreadas usando um corante fluorescente. Os desvios Doppler podem então revelar quais infecções são resistentes aos medicamentos e quais respondem bem a eles.
Usando as técnicas atuais, em que os tecidos de um paciente são cultivados em laboratório, leva entre 8 e 10 horas para descobrir se um antibiótico funcionará ou não.
Em quase metade desse tempo, esse novo ‘processo biodinâmico’ pode testar vários medicamentos diferentes em minúsculas placas de Petri para ver se houve alguma alteração metabólica.
As amostras que mostram mudanças são as que reagiram bem ao antibiótico, dizem os autores, significando que “as bactérias estão morrendo, sendo derrotadas e derrotadas pelos antibióticos”.
“Quando tratamos com antibióticos, as bactérias não precisam se multiplicar muito antes de começarem a afetar as sentinelas dos tecidos”, explica Nolte.
“Ainda existem poucas bactérias para ver ou medir diretamente, mas elas começam a afetar o comportamento dos tecidos, que podemos detectar com o Doppler.”
Os autores esperam que sua nova técnica permita aos médicos prescrever antibióticos personalizados, em vez de antibióticos de amplo espectro, que podem deixar algumas bactérias vivas, causar resistência aos antibióticos e tornar a infecção mais difícil de combater no futuro.
Os experimentos foram feitos fora do contexto biológico normal em tecido cultivado artificialmente e, como o equipamento é sensível a vibrações e movimentos, não está claro se essa técnica se traduzirá em pacientes vivos e respirando.
Dito isso, os autores esperam poder descobrir uma maneira de neutralizar a sensibilidade de seu equipamento, permitindo que o tecido infectado seja examinado do lado de fora do corpo do paciente e talvez até mesmo um dia do lado de dentro.
Publicado em 28/02/2021 12h01
Artigo original:
Estudo original: