Nanopartículas criadas no Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP) a partir de fragmentos lipídicos recobertos por polímeros apresentaram em ensaios in vitro uma potente ação contra cepas de bactérias multirresistentes a medicamentos.
“Em estudos anteriores havíamos mostrado que tanto o lípide catiônico (com carga positiva) quanto o polímero catiônico têm ação contra microrganismos. Quando se combinam esses dois elementos ou se combina um deles com um antibiótico ou com um peptídeo antimicrobiano, conseguimos uma ação de maior espectro”, comentou Carmona-Ribeiro em entrevista à Agência FAPESP.
Imagem da P. aeruginosa obtida por microscopia eletrônica: polímeros aniônicos e catiônicos são liberados e interagem com a parede externa da bactéria formando feixes e causando a desagregação da célula (International Journal of Molecular Science)
O tamanho das partículas varia entre 50 e 100 nanômetros (nm). Para ter um parâmetro de comparação, um fio de cabelo tem espessura aproximada de 80 mil nm. Conforme explicou a pesquisadora, a montagem das diferentes camadas é feita por atração eletrostática.
“Primeiro fazemos a dispersão de lipídeos sintéticos catiônicos e formamos fragmentos de bicamada. Por atração eletrostática, depositamos um polímero natural aniônico (com carga negativa), a carboximetilcelulose (CMC). Por fim, depositamos uma outra camada de um polímero catiônico chamado cloreto de poli dialildimetilamônio”, explicou.
Durante o mestrado e o
doutorado de Letícia Dias de Melo Carrasco, com orientação de Carmona-Ribeiro e apoio da FAPESP, as nanopartículas vêm sendo testadas em culturas de bactérias normalmente encontradas em ambientes hospitalares e que já desenvolveram resistência aos antibióticos mais usados, como a Pseudomonas aeruginosa multirresistente (MDR), Klebsiella pneumoniae produtora de carbapenemase (KPC) e Staphylococcus aureus resistentes à meticilina (MRSA).
De acordo com os resultados publicados no International Journal of Molecular Science, as nanopartículas conseguiram matar entre 92% e 99% das células em cultura.
“Observamos que, ao interagir com a bactéria, a partícula se dissocia. Os polímeros aniônicos e catiônicos são liberados e interagem com a parede externa da bactéria formando feixes. Isso causa a desagregação da parede celular”, contou Carmona-Ribeiro.
Adjuvante imunológico
Em estudos anteriores, o grupo do IQ-USP combinou os fragmentos lipídicos catiônicos com antígenos de patógenos e testou sua eficácia como adjuvante imunológico.
Em um dos experimentos a partícula foi combinada com uma proteína produzida pela Mycobacterium leprae, espécie causadora da lepra.
“Testamos em camundongos e vimos que esse adjuvante gera excelentes respostas celulares, ou seja, aumenta a capacidade da célula hospedeira de combater o microrganismo que está causando a infecção”, disse Carmona-Ribeiro.
Também foram feitos ensaios com a ovoalbumina, proteína encontrada na clara do ovo e considerada um antígeno modelo para testes de novos adjuvantes. “Esses ensaios mostraram que nossos adjuvantes são melhores que os atualmente disponíveis no mercado. Nossa limitação foi obter antígenos verdadeiramente bons para avançar nos testes com esse sistema”, afirmou a pesquisadora.
Em outra linha de pesquisa, o grupo combinou o fragmento lipídico catiônico com a anfotericina B, um antifúngico usado para tratar doenças como aspergilose, blastomicose, candidíase disseminada, coccidioidomicose, criptococose, histoplasmose, mucormicose, esporotricose disseminada e até mesmo leishmaniose.
“Administramos por via parenteral em camundongos e observamos um efeito melhor que o de formulações comerciais da anfotericina, como, por exemplo, o Fungizone. Esses fragmentos são promissores, mas precisamos de novas colaborações com grupos que tenham modelos in vivo para avançar”, disse a pesquisadora.
Cultivando parcerias
Organizado pela FAPESP, no âmbito de acordos de cooperação com a
Uppsala University e a
Lund University, o workshop teve o objetivo de estimular novas colaborações entre os pesquisadores do Estado de São Paulo e da Suécia, promovendo o intercâmbio de pesquisas, tecnologias e experiências. As três instituições firmaram acordos de cooperação em 2015.
Também na seção intitulada “Fronteiras em Ciências Físicas e Biológicas”, o pesquisador Watson Loh, do Instituto de Química (IQ) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), apresentou sua linha de pesquisa dedicada à criação de nanopartículas sintéticas capazes de mimetizar sistemas biológicos.
“Nós conjugamos produto químicos comerciais, como surfactantes e polímeros solúveis em água, e buscamos entender como as substâncias interagem para formar estruturas parecidas com as encontradas em seres vivos”, contou Loh.
Segundo o pesquisador, uma das possibilidades futuras seria usar essas partículas como carreadoras de fármacos. Para isso, o grupo trabalha com sistemas responsivos, ou seja, capazes de responder a estímulos externos como temperatura, acidez ou luz.
“O modelo ideal seria criar uma partícula capaz de ir ao local exato em que a droga deve ser liberada e nesse momento damos o estímulo. Fatores como o tamanho da partícula, a estrutura tanto interna como externa, é que vão determinar o comportamento, a velocidade, o local em que a partícula vai aderir”, disse.
Tommy Nylander, professor de Físico-Química da Lund University, também apresentou estudos de moléculas carreadoras de drogas, mas feitas à base de lipídeos encontrados nas membranas celulares.
Leif Kirsebom, professor de Biologia e diretor do Centro Biomédico da Uppsala University, apresentou estudos voltados a estudar o genoma das mais de 150 espécies de bactérias do gênero Mycobacterium. O grupo tenta descobrir como varia a expressão de genes importantes quando os microrganismos são submetidos a situações estressantes, como temperaturas muito altas ou muito baixas, pouco oxigênio ou estresse oxidativo.
Também participaram da seção Katarina Edwards (Uppsala University), Sylvio Canuto (USP), Sven Lidin (Lund University), Isabel Alves dos Santos (USP), Olov Sterner (Lund University), Eduardo Gonçalves Ciapina (Universidade Estadual Paulista ” Unesp), Jorge Melendez (USP), Andreas Korn (Uppsala University), Jacques Raymond Daniel Lépine (USP), Laerte Sodre Junior (USP), João Evangelista Steiner (USP).
