Aprofundamento em fungos resistentes ao tratamento com máquinas moleculares

Os fungos estão presentes na pele de cerca de 70% da população, sem causar danos ou benefícios. Algumas infecções fúngicas, como o pé de atleta, são menores. Outros, como Candida albicans, podem ser mortais – especialmente para indivíduos com sistema imunológico enfraquecido.

As infecções fúngicas estão aumentando devido ao envelhecimento da população e ao aumento da prevalência de doenças crônicas. Ao mesmo tempo, os fungos estão se tornando mais resistentes ao tratamento. Como resultado, as infecções fúngicas podem em breve se tornar uma séria ameaça à saúde pública.

Em 2022, a Organização Mundial da Saúde lançou sua primeira “Lista de patógenos prioritários para fungos”, pedindo uma melhor vigilância, intervenções de saúde pública e o desenvolvimento de novos medicamentos antifúngicos.

Somos uma equipe interdisciplinar de químicos e biólogos traçando um novo caminho para combater infecções resistentes a medicamentos. Estamos usando pequenas brocas em nanoescala que combatem patógenos nocivos no nível molecular. À medida que o pipeline tradicional de pesquisa antimicrobiana luta, nossa abordagem tem o potencial de rejuvenescer a luta contra essas infecções persistentes.

Máquinas moleculares como antifúngicos alternativos

Embora os médicos precisem urgentemente de novos medicamentos antifúngicos, desenvolvê-los é um desafio. Em primeiro lugar, é difícil desenvolver drogas que matem seletivamente os fungos sem prejudicar as células humanas por causa de suas muitas semelhanças.

Em segundo lugar, os fungos podem desenvolver rapidamente resistência a vários medicamentos antifúngicos de uma só vez quando os medicamentos são usados ​​de forma inadequada ou excessiva. Como tal, o desenvolvimento de medicamentos antifúngicos é muito menos gratificante para as empresas farmacêuticas do que o desenvolvimento de medicamentos para doenças crônicas, como diabetes e hipertensão, que requerem uso prolongado.

Uma solução para esse problema poderia estar em uma tecnologia ganhadora do Prêmio Nobel: máquinas moleculares.

Máquinas moleculares são compostos sintéticos que giram rapidamente seus componentes em cerca de 3 milhões de vezes por segundo quando expostos à luz. Os médicos podem usar uma sonda com ponta de luz para ativar essas máquinas moleculares para tratar infecções internas ou uma lâmpada para infecções de pele. A luz faz as máquinas girarem, e esse movimento rotacional as empurra para perfurar e perfurar as membranas e organelas das células, o que resulta na morte celular.

Nosso grupo usou essa tecnologia pela primeira vez para matar células cancerígenas em 2017. Para atingir as células certas, as máquinas moleculares podem ser ligadas a peptídeos específicos que se ligam apenas às células desejadas, permitindo, por exemplo, o direcionamento de tipos específicos de câncer. Desde então, usamos essas moléculas para matar bactérias, destruir tecidos e estimular a contração muscular. Essas propriedades tornam as máquinas moleculares uma tecnologia candidata atraente para lidar com a crescente ameaça de fungos.

Testando máquinas moleculares antifúngicas

Os pesquisadores primeiro testaram a capacidade de máquinas moleculares ativadas por luz para matar fungos em Candida albicans. Este fungo leveduriforme pode causar infecções potencialmente fatais em pessoas imunocomprometidas. Em comparação com as drogas convencionais, as máquinas moleculares mataram C. albicans muito mais rapidamente.

Estudos subsequentes descobriram que as máquinas moleculares também podem matar outros fungos, incluindo fungos como Aspergillus fumigatus e espécies de dermatófitos, os tipos de fungos que causam infecções de pele, couro cabeludo e unhas. As máquinas moleculares até eliminaram os biofilmes fúngicos, que são comunidades viscosas e resistentes a antimicrobianos de microorganismos que se unem em superfícies e geralmente causam infecções associadas a dispositivos médicos.

Ao contrário dos antifúngicos convencionais, que têm como alvo a membrana ou parede celular fúngica, as máquinas moleculares se localizam nas mitocôndrias fúngicas. Freqüentemente chamadas de “potências da célula”, as mitocôndrias produzem energia para alimentar outras atividades celulares. Quando ativadas com luz visível, as máquinas moleculares destroem as mitocôndrias fúngicas. Uma vez que as mitocôndrias da célula fúngica param de funcionar, a célula perde seu suprimento de energia e morre.

Ao mesmo tempo, as máquinas moleculares também interrompem as minúsculas bombas que removem os agentes antifúngicos da célula, evitando assim que a célula revide. Como essas máquinas moleculares agem por um mecanismo mecânico em vez de químico, é improvável que os fungos desenvolvam defesas contra esse tratamento.

Em experimentos de laboratório, a combinação de máquinas moleculares ativadas por luz com drogas antifúngicas convencionais também reduziu a quantidade de fungos em vermes infectados por C. albicans e em unhas de porco infectadas com Trichophyton rubrum, a causa mais comum de pé de atleta.

Novas fronteiras para combater infecções fúngicas

Esses resultados sugerem que a combinação de máquinas moleculares com antifúngicos convencionais pode melhorar as terapias existentes e fornecer novas opções para o tratamento de cepas fúngicas resistentes. Essa estratégia também pode ajudar a reduzir os efeitos colaterais dos antifúngicos tradicionais, como distúrbios gastrointestinais e reações cutâneas.

As taxas de infecção fúngica provavelmente continuarão a aumentar. Como tal, a necessidade de novos tratamentos só se tornará mais urgente. A mudança climática já está causando o surgimento e a disseminação de novos fungos patogênicos humanos, incluindo Candida auris. C. auris costuma ser resistente ao tratamento e se disseminar rapidamente em unidades de saúde durante a pandemia de COVID-19. De acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças, sistemas de saúde sobrecarregados, uso excessivo de imunossupressores e uso indevido de antibióticos têm sido implicados em surtos de C. auris.

No futuro, os pesquisadores poderão usar inteligência artificial para criar melhores máquinas moleculares antifúngicas. Ao usar a IA para prever como diferentes máquinas moleculares irão interagir com fungos e células humanas, podemos desenvolver moléculas antifúngicas mais seguras e eficazes que matam especificamente os fungos sem prejudicar as células saudáveis.

As máquinas moleculares antifúngicas ainda estão em estágios iniciais de desenvolvimento e ainda não estão disponíveis para uso clínico de rotina. No entanto, a pesquisa contínua dá esperança de que essas máquinas possam um dia fornecer melhores tratamentos para infecções fúngicas e outras doenças infecciosas.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.