PHYS, 09/01/2024
Uma pesquisa internacional liderada pelo Laboratório de Biologia Sintética Translacional do Departamento de Medicina e Ciências da Vida (MELIS), da Universidade Pompeu Fabra, conseguiu projetar com eficiência Cutibacterium acnes, um tipo de bactéria da pele, para produzir e secretar uma molécula terapêutica adequada para tratar sintomas de acne.
A bactéria projetada foi validada em linhagens de células da pele e sua entrega foi validada em camundongos. Esta descoberta abre a porta para ampliar o caminho para a engenharia de bactérias não tratáveis para tratar alterações da pele e outras doenças usando terapêuticas vivas.
Os resultados do estudo, publicado na Nature Biotechnology, mostram que os pesquisadores editaram com sucesso o genoma de Cutibacterium acnes para secretar e produzir a proteína NGAL, conhecida por ser um mediador do medicamento para acne isotretinoína, que demonstrou reduzir o sebo ao induzir a morte. de sebócitos.
A equipe de pesquisa inclui cientistas do Instituto de Pesquisa Biomédica Bellvitge (Idibell), da Universidade de Barcelona, do Centro de Tecnologias de Proteínas do Centro de Regulação Genômica, da Phenocell SAS, da Medizinische Hochschule Brandenburg Theodor Fontane, da Universidade de Lund e da Universidade de Aarhus.
A acne é uma doença comum da pele causada pelo bloqueio ou inflamação dos folículos pilossebáceos. Sua aparência pode variar, indo desde espinhas e cravos até pústulas e nódulos, principalmente na face, testa, tórax, parte superior das costas e ombros. Embora a acne seja mais comum entre adolescentes, ela pode afetar pessoas de todas as idades.
Os casos mais graves de acne são tratados com antibióticos para matar as bactérias que vivem nos folículos, ou com isotretinoína (conhecida como Accutane), um derivado da vitamina A, que induz a morte dos sebócitos, as células epiteliais da pele que produzem sebo. No entanto, esses tratamentos podem causar efeitos colaterais graves, como a quebra da homeostase do microbioma da pele – porque não matam bactérias seletivamente – ou fotossensibilidade, no caso dos antibióticos; defeitos de nascença; ou descamação extrema da pele, no caso da isotretinoína.
“Desenvolvemos uma terapia tópica com abordagem direcionada, usando o que a natureza já possui. Projetamos uma bactéria que vive na pele e a faz produzir o que nossa pele precisa, e várias outras indicações", diz Nastassia Knödlseder, primeira autora do estudo.
Ampliando o caminho da engenharia de bactérias
“Até agora, C. acnes era considerada uma bactéria intratável. Era incrivelmente difícil introduzir DNA e obter proteínas produzidas ou secretadas a partir de um elemento inserido em seu genoma”, explica Knödlseder, que é pós-doutorado no Laboratório de Biologia Sintética Translacional da UPF.
No entanto, como C. acnes parece ser um chassi de biologia sintética atraente para o tratamento de doenças de pele devido ao seu ambiente de nicho nas profundezas dos folículos capilares – praticamente onde o sebo é liberado –, sua importância para a homeostase da pele, seu contato próximo com alvos terapêuticos relevantes, além do fato de que foi demonstrado que ele enxerta com sucesso quando aplicado à pele humana, levou a equipe a insistir na edição do genoma desta bactéria não geneticável.
Para editar o genoma de C. acnes, a equipe de pesquisa liderada por Marc Güell se concentrou em melhorar a entrega do DNA à célula, a estabilidade do DNA dentro da célula e a expressão genética. Os cientistas consideraram medidas regulatórias desenvolvendo uma estratégia de biocontenção para evitar o uso de elementos que geram preocupações regulatórias, como elementos genéticos móveis, plasmídeos ou resistência a antibióticos. Conseqüentemente, a bactéria sintética resultante possui recursos de segurança para permitir a aplicação na vida real e torná-la uma consideração para futuras terapêuticas humanas.
C. acnes sintético é capaz de secretar e produzir NGAL para modular a produção de sebo em linhagens celulares. Quando aplicados na pele de camundongos – o único modelo animal capaz de testar bactérias modificadas até o momento – eles enxertam, vivem e produzem a proteína. No entanto, a pele do rato não é comparável à dos humanos. Tem mais cabelo, é mais solto, tem menos lipídios e um mecanismo de suor diferente. Daí a necessidade de um modelo alternativo, que represente melhor a pele humana, como os modelos de pele 3D.
O caminho para a terapêutica
"Desenvolvemos uma plataforma tecnológica que abre a porta para a edição de qualquer bactéria para tratar múltiplas doenças. Agora estamos focados no uso de C. acnes para tratar acne, mas podemos fornecer circuitos genéticos para criar micróbios inteligentes para aplicações relacionadas à detecção de pele, ou modulação imunológica", ressalta Güell.
Seguindo a mesma estratégia, esta linha de investigação continuará no âmbito do Projeto Europeu "SkinDev", no qual cientistas do laboratório de Biologia Sintética Translacional, juntamente com os seus parceiros, irão desenvolver C. acnes para tratar a dermatite atópica, uma condição inflamatória cutânea crônica caracterizada por pele seca, eczema e irritação grave, especialmente comum em crianças pequenas.
Embora qualquer estratégia terapêutica viva deva ser validada individualmente, os pesquisadores mostram o seu otimismo na aplicação destes micróbios inteligentes em humanos, porque o C. acnes não modificado já foi testado na pele de pacientes de forma segura e eficaz.
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Fonte:https://phys.org/news/2024-01-skin-bacteria-secrete-molecules-acne.html
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