A história da humanidade foi profundamente transformada com a descoberta dos antibióticos em 1928. Doenças infecciosas como pneumonia, tuberculose e sepse, antes disseminadas e letais, tornaram-se tratáveis. Procedimentos cirúrgicos que antes carregavam alto risco de infecção tornaram-se mais seguros e rotineiros. Os antibióticos representaram um marco triunfante na ciência, revolucionando a medicina e salvando inúmeras vidas.
No entanto, os antibióticos têm uma limitação intrínseca: quando usados em excesso, as bactérias podem desenvolver resistência a esses medicamentos. A Organização Mundial da Saúde estimou que essas superbactérias causaram 1,27 milhão de mortes em todo o mundo em 2019 e provavelmente se tornarão uma ameaça crescente à saúde pública global nos próximos anos.
Descobertas recentes estão ajudando os cientistas a enfrentar esse desafio de maneiras inovadoras. Estudos revelaram que quase um quarto dos medicamentos não tradicionalmente prescritos como antibióticos, como drogas usadas no tratamento de câncer, diabetes e depressão, podem matar bactérias nas doses normalmente administradas em humanos.
Compreender os mecanismos pelos quais certos medicamentos são tóxicos para bactérias pode ter implicações profundas na medicina. Se esses fármacos atuam de formas diferentes dos antibióticos convencionais, eles podem servir como base para o desenvolvimento de novos antibióticos. Por outro lado, se matam bactérias de maneira semelhante aos antibióticos conhecidos, seu uso prolongado — como no tratamento de doenças crônicas — poderia, inadvertidamente, promover resistência bacteriana.
Em um estudo publicado em 2024, um estudo desenvolveu um novo método de aprendizado de máquina que não apenas identificou como os não antibióticos eliminam bactérias, mas também pode ajudar a encontrar novos alvos bacterianos para antibióticos.
Cientistas e médicos ao redor do mundo estão enfrentando o problema da resistência aos medicamentos. Eles utilizam a genética bacteriana para investigar quais mutações tornam as bactérias mais resistentes ou sensíveis a drogas.
Quando foi descoberta a atividade antibacteriana generalizada de não antibióticos, os cientistas ficaram intrigados com um desafio: entender como esses medicamentos matam bactérias.
Para responder a essa pergunta, eles utilizaram uma técnica de triagem genética desenvolvida recentemente para estudar como drogas anticâncer atuam em bactérias. Esse método identifica quais genes e processos celulares são alterados quando as bactérias sofrem mutações. Ao monitorar como essas mudanças afetam a sobrevivência bacteriana, os pesquisadores podem inferir os mecanismos pelos quais as drogas matam os microrganismos.
Foram coletados e analisados quase 2 milhões de casos de toxicidade entre 200 medicamentos e milhares de bactérias mutantes. Usando um algoritmo foi desenvolvindo para detectar semelhanças entre diferentes fármacos, as drogas foram agrupadas em uma rede com base em seu efeito sobre as bactérias mutantes.
Esses mapas mostraram claramente que os antibióticos conhecidos estavam agrupados de acordo com suas classes tradicionais de ação. Por exemplo, todos os antibióticos que atuam na parede celular — a espessa camada protetora das bactérias — ficaram agrupados e separados dos que interferem na replicação do DNA bacteriano.
Curiosamente, quando são adicionados os não antibióticos à análise, eles formaram núcleos distintos dos antibióticos, indicando que esses medicamentos matam bactérias de maneiras diferentes. Embora esses agrupamentos não revelem exatamente como cada droga age, eles mostram que fármacos agrupados provavelmente compartilham mecanismos similares.
A última peça do quebra-cabeça — a possibilidade de encontrar novos alvos bacterianos para drogas. Uma cientista cultivou centenas de gerações de bactérias expostas a diferentes não antibióticos normalmente prescritos para ansiedade, infecções parasitárias e câncer. Ao sequenciar os genomas das bactérias que evoluíram e se adaptaram a essas drogas, foi possível identificar a proteína bacteriana específica que o triclabendazol — um medicamento antiparasitário — ataca para matar as bactérias. Crucialmente, antibióticos atuais geralmente não têm essa proteína como alvo.
Além disso, se descobriu que outros dois não antibióticos com mecanismo semelhante ao triclabendazol também atuam na mesma proteína, validando o poder dos nossos mapas de similaridade para identificar drogas com modos de ação parecidos, mesmo quando desconhecidos.
As descobertas abrem múltiplas oportunidades para pesquisadores estudarem como não antibióticos funcionam de forma distinta dos antibióticos tradicionais.
O novo método de mapeamento e teste de drogas também pode ajudar a superar um gargalo crítico no desenvolvimento de novos antibióticos.
A busca por antibióticos normalmente envolve investir e recursos em triar milhares de compostos que matam bactérias e decifrar seus mecanismos. A maioria acaba agindo de forma semelhante a antibióticos existentes e é descartada.
Combinar triagem genética com aprendizado a nova descoberta pode ajudar a encontrar compostos que matam bactérias de maneiras ainda não exploradas.
Ainda existem caminhos inéditos para combater infecções bacterianas e a resistência aos antibióticos.
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