Cientistas da Mayo Clinic estão decifrando o código genético de espécies bacterianas causadoras de doenças para melhorar os resultados dos pacientes
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ROCHESTER, Minnesota — Cientistas da Mayo Clinic estão construindo uma ampla biblioteca de códigos de DNA de espécies bacterianas que causam doenças. A coleção única de sequências genômicas está servindo como um banco de dados de referência para ajudar os médicos a oferecer diagnósticos rápidos e precisos, além de servir para identificar os tratamentos direcionados a fim de melhorar eventualmente os resultados dos pacientes.
O vasto conjunto de dados também está sendo estudado pelos pesquisadores em um esforço de desenvolvimento de novos tratamentos individualizados para combater as doenças relacionadas com bactérias.
As infecções bacterianas estavam relacionadas a mais de 7 milhões de mortes no mundo em 2019. Desse total, aproximadamente 1,3 milhões foi resultado direto de bactérias resistentes a medicamentos, de acordo com os Institutos Nacionais de Saúde dos EUA.
“Estamos desenvolvendo o Banco de dados de sequenciamento genômico bacteriano completo, pois o nosso laboratório encontra regularmente isolados bacterianos não identificáveis na prática clínica, e o desafio aumenta com a evolução da crise de resistência antimicrobiana”, explica a Dra. Robin Patel, diretora do Laboratório de Pesquisa de Doenças Infecciosas da Mayo Clinic. “O desconhecimento da sequência bacteriana cria um dilema para nós quando estamos tentando determinar o que está acontecendo com um paciente.”
O banco de dados bacteriano, que recebe apoio parcial do Centro de Medicina Individualizada da Mayo Clinic, contém mais de 1200 sequências de DNA de espécies bacterianas recuperadas de locais de infecção, como pulmões, urina, articulações e sangue. A Dra. Patel explica que muitas dessas espécies bacterianas nunca tinham sido sequenciadas.
“Além de muitas delas nunca terem sido sequenciadas, elas também não tinham sido nomeadas”, explica a Dra. Patel.
A Dra. Patel e sua equipe fazem parte de um esforço colaborativo, em associação com os Centros de Excelência em Genômica de Patógenos dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças dos EUA, com o objetivo de oferecer novas descrições de novas espécies bacterianas. O Departamento de Saúde de Minnesota uniu forças com a Mayo Clinic como um parceiro-chave neste esforço e um dos cinco departamentos estaduais de saúde participantes em todo o país.
Os cientistas nomearam e descreveram aproximadamente 10 mil espécies de bactérias, mas isso provavelmente representa apenas uma fração do total da diversidade bacteriana. E isso ocorre porque as bactérias são encontradas em todos os habitats do planeta. Os micróbios minúsculos têm cerca de um décimo do diâmetro de um cabelo humano, com uma parede protetora externa e espessa que viabiliza a sobrevivência em ambientes inóspitos, inclusive no intestino e na corrente sanguínea humanos. Muitas células bacterianas são benéficas para o corpo humano, mas algumas provocam doenças. Todas as bactérias podem se dividir e se multiplicar exponencialmente com as mutações que ocorrem durante o processo.
Mapeamento do código genético bacteriano
O sequenciamento do DNA bacteriano fornece um mapa detalhado do arranjo das quatro letras que representam os blocos de construção da informação genética dentro do micróbio: os As, Cs, Gs e Ts. A Dra. Patel explica que conhecer a composição genômica de cada linhagem bacteriana abre as portas para um mundo de descobertas, como a possibilidade de entender a estrutura, a função e o que promove o surgimento de uma linhagem resistente a medicamentos.
“Os genomas bacterianos podem ser difíceis de sequenciar e reconstruir porque pedaços de DNA nas bactérias podem se mover e duplicar uns aos outros”, explica a Dra. Patel. “Assim, reunir tudo isso é uma proposta complicada, especialmente quando temos uma nova espécie na qual não sabemos exatamente o que estamos procurando e tentando juntar as peças.”
Oferta de melhores diagnósticos
Com o aproveitamento de tecnologias de sequenciamento avançadas, a Dra. Patel e sua equipe também decodificam e mapeiam o DNA bacteriano diretamente da amostra de um paciente. Isso permite a identificação precisa da bactéria infectante única de um paciente e ajuda a orientar planos de tratamento individualizados.
A Dra. Patel explica que os métodos convencionais envolvem dias de crescimento e cultura de bactérias em uma placa de Petri e depois sua identificação. Nesse intervalo, os pacientes podem receber um ou mais antibióticos na expectativa de erradicar a bactéria nociva, mesmo que a equipe de cuidados de saúde não saiba exatamente quais são essas bactérias ou se elas estão presentes.
A corrida contra a resistência aos antibióticos
A Dra. Patel explica que a sua equipe está presenciando um aumento gradativo de bactérias resistentes a medicamentos, e não apenas as chamadas “bactérias frequentes”, que incluem Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa.
“As bactérias têm a capacidade de mutação por conta própria ou podem adquirir genes de resistência de outras bactérias”, explica a Dra. Patel. “Existem centenas de espécies diferentes de bactérias que podem infectar os pacientes e é importante ter os dados para cuidar de todos os nossos pacientes, mesmo se eles estiverem infectados com tipos incomuns de bactéria ou tipos complicados de infecção.”
A Dra. Patel explica que a sua equipe planeja continuar com os esforços de sequenciamento.
“Ter o diagnóstico e a terapêutica para lidar com um mundo que presencia um número crescente de bactérias resistentes aos antimicrobianos exigirá muito mais sequenciamento e conhecimento”, afirma a Dra. Patel.
Para mais informações, visite o blog Medicina Individualizada.
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Sobre a Mayo Clinic
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- Rhoda Madson, Comunicações da Mayo Clinic, newsbureau@mayo.edu