Vírus geneticamente modificados mataram bactérias para salvar a vida de uma garota

Quando Isabelle Holdaway desenvolveu uma infecção bacteriana grave após um transplante de pulmão, ela tinha poucas opções de tratamento. A infecção se espalhou por todo o corpo e era resistente a antibióticos. No entanto, ela teve uma recuperação incrível graças aos vírus geneticamente modificados que mataram as bactérias.

Isabelle Holdaway tinha 15 anos quando fez um transplante de pulmão devido a fibrose cística. Como o transplante de órgãos exige que os pacientes tomem medicamentos que suprimem o sistema imunológico, Holdaway era suscetível a infecções. Os médicos acreditam que ela já tinha o Mycobacterium abscessus bactérias em seu sistema porque é comum entre pacientes com fibrose cística.

As drogas imunossupressoras permitiram que a bactéria crescesse descontroladamente em seu corpo. Ela desenvolveu uma infecção grave no peito, fígado, tronco e outras partes do corpo. A infecção era resistente a antibióticos, então os médicos do Great Ormond Street Hospital, no Reino Unido, a enviaram para casa para cuidados paliativos com pouca esperança de recuperação.

A mãe de Holdaway pesquisou opções de tratamento online e descobriu terapia fágica. Os fagos são vírus que podem matar bactérias, e os pesquisadores vêm fazendo experiências com eles há muitos anos. Holdaway recebeu um tratamento experimental com fagos que salvou sua vida.

Bacteriófagos ou fagos são vírus que podem matar bactérias. Embora tenham formas e tamanhos diferentes, os fagos tendem a ter DNA ou RNA. Descobertos em 1900, os fagos ajudaram a tratar infecções bacterianas como a cólera. No entanto, a descoberta da penicilina em 1928 mudou o foco dos fagos à medida que os antibióticos se tornaram populares.

Como os fagos são vírus, eles não podem se reproduzir sem infectar um hospedeiro. Os bacteriófagos tendem a seguir dois processos gerais para infectar bactérias: o ciclo lítico e o ciclo lisogênico. No ciclo lítico, os fagos infectam bactérias, assumem o controle das células e as usam para fazer mais fagos até que as células se lisem ou explodam.

No ciclo lisogênico, os fagos infectam bactérias, inserem seu DNA na informação genética da bactéria e as células incluem o DNA durante a divisão celular. Este pedaço de DNA de fago é chamado de profago. Ele pode se tornar ativo e formar fagos, que iniciariam o ciclo lítico.

No entanto, é importante observar que os fagos são muito específicos. Isso significa que cada tipo infecta um tipo diferente de bactéria. Um único fago pode funcionar apenas em uma espécie de bactéria e não em outras.

Depois que a mãe de Holdaway ficou sabendo da terapia fágica, os médicos do Great Ormond Street Hospital conectado com Rebekah Dedrick e Graham Hatfull da Universidade de Pittsburgh, que tinha uma coleção de fagos. O programa Phage Hunters Avançando na Genômica e na Ciência Evolutiva da Science Education Alliance (SEA-PHAGES), que é um curso de iniciação científica, ajudou a montar a coleção. Muitos fagos foram descobertos simplesmente cavando no solo.

Os pesquisadores da Universidade de Pittsburgh tinham os fagos para experimentação, mas não sabiam quais realmente matariam o Mycobacterium abscessus bactérias que infectaram Holdaway. Eles passaram semanas cultivando bactérias e tratando-as com diferentes fagos. Em 2018, um bacteriófago que eles chamaram de Muddy matou bactérias em uma placa de Petri.

Embora Muddy fosse uma descoberta importante, os pesquisadores sabiam que as bactérias também podiam se tornar resistentes aos fagos. Eles queriam encontrar vários fagos capazes de usar o ciclo lítico para tratar a infecção do adolescente. Meses depois, eles descobriram que os fagos ZoeJ e BPs também podem afetar as bactérias. A equipe teve que modificar geneticamente o ZoeJ e os BPs para torná-los líticos em vez de lisogênicos. Eles criaram um coquetel de drogas desses três fagos para Holdaway.

Os pesquisadores da Universidade de Pittsburgh enviaram seu coquetel de fagos para o Great Ormond Street Hospital, em Londres. Nesse ponto, a infecção de Holdaway continuou a se espalhar, e ela tinha 1% de chance de sobrevivência. Os médicos do hospital administraram-lhe uma intravenosa dos fagos e usaram um pouco em uma pomada, que aplicaram em sua pele.

Holdaway conseguiu deixar o hospital após nove dias. As feridas em seu pulso desapareceram, sua pele melhorou e seu fígado melhorou. Ela continua recebendo terapia fágica hoje. Os médicos notaram que ela tinha "quase nenhum efeito colateral" dos fagos. No entanto, os pesquisadores hesitam em chamá-lo de cura completa neste momento.

Embora outros tenham sido tratados com terapia fágica no passado, o que torna o caso de Holdaway único é o uso de bacteriófagos geneticamente modificados. Os pesquisadores deletaram um gene nos fagos e não adicionaram nenhum novo.

Os cientistas querem ver grandes estudos clínicos antes de apoiar a terapia fágica como um tratamento eficaz para infecções bacterianas. Casos anedóticos como o de Holdaway fornecem esperança, mas não são suficientes para que os fagos sejam vendidos em sua farmácia local tão cedo.

Os pesquisadores também alertam que a terapia fágica é altamente específica. Os fagos que mataram a infecção no corpo de Holdaway não funcionaram para um paciente com uma cepa diferente da bactéria. Apesar do interesse, as bibliotecas de fago ainda são relativamente pequenas em comparação com as que existem para bactérias. Para que eles se tornem um tratamento aceito, muito mais pesquisas terão que acontecer.

Uma coisa que dá esperança aos pesquisadores de fago é o crescente interesse em seu campo devido à intensificação resistência a antibióticos em todo o mundo. As infecções que costumavam ser tratadas com um antibiótico estão agora se tornando resistentes a vários medicamentos. No entanto, os fagos não são fáceis de usar como tratamento e apresentam vários desafios. Por exemplo, leva tempo para isolar e encontrar o fago certo que pode matar cada tipo de bactéria.

Existem vantagens em usar fagos em vez dos antibióticos tradicionais. Os fagos não atacam as células de um ser humano e são altamente específicos para bactérias. Eles não perturbariam o microbioma intestinal e causariam problemas digestivos como os antibióticos típicos. Os fagos também atuam em bactérias resistentes a antibióticos e é mais difícil para as bactérias desenvolverem resistência aos fagos porque suas células são destruídas. A terapia fágica é muito promissora como tratamento personalizado no futuro.