Como você está comemorando o ano do fago? Mesmo que você nunca tenha ouvido falar desses minúsculos vírus que matam bactérias, você definitivamente os encontrou. Trilhões de bacteriófagos, ou fagos, e vírus similares existem no planeta, e em muitos lugares eles superam em número as bactérias locais.
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Os fagos se especializam em infectar bactérias e trocar genes para que possam usar seus hospedeiros para replicar. Em suas várias formas, os fagos, em última análise, conduzem processos biológicos dentro do corpo e através dos ecossistemas. Agora, um século depois de sua descoberta, ainda há muito a aprender sobre essas minúsculas criaturas e suas tentadoras possibilidades - como a forma de projetar vírus fagos projetados que possam assassinar até mesmo as infecções bacterianas mais resistentes a drogas.
Forest Rohwer, da Universidade Estadual de San Diego, co-autor de Life in Our Phage World, explica por que ele quer que o mundo marque 2015 como o Ano do Fago:
Por que celebrar fagos agora?
Já faz 100 anos que realmente sabemos sobre essas coisas. Dependendo exatamente de quem você quer dizer os primeiros fagos descobertos, o primeiro exemplo bastante concreto foi em 1915. [O bacteriologista britânico Frederick W. Tort é geralmente creditado com a descoberta.] E agora, após uma desaceleração real no número de pessoas no mundo. campo, eu diria que tem havido um ressurgimento ao longo dos últimos dez anos ou mais. As pessoas estão reconhecendo que essas coisas são atores importantes nos ecossistemas, na diversificação microbiana, no compartilhamento de genes - em todo o lugar. Então você pode realmente se envolver e contribuir neste campo e descobrir algumas coisas novas, grandes e importantes. Do ponto de vista de um biólogo, isso é muito divertido.
O fato de serem tão onipresentes é quase um pouco desconcertante.
Existem cerca de 10 milhões de fagos em um único mililitro de água do mar e cerca de 100 milhões deles em um grama de solo. Eles realmente estão em toda parte, em essencialmente tudo o que você pode pensar, e eles são incrivelmente diversos. Mas eles são apenas parte do sistema. Eles são totalmente inofensivos para nós, na maioria dos casos. Na verdade, eles provavelmente estão nos ajudando na maior parte do tempo.
Que tipo de coisas eles fazem?
Bem, uma comparação de zumbis está correta para um comportamento. Os fagos entram e fazem do DNA parte do DNA das bactérias, e isso faz com que as bactérias façam coisas diferentes das que teriam de outra forma. Uma boa maneira de pensar sobre como isso funciona é imaginar a simbiose em uma ampla faixa, desde patógenos ao mutualismo. Em qualquer sistema desse tipo, parece que os genes que estão fazendo as adaptações locais são adquiridos por transferência. No intestino humano, por exemplo, você tem um certo conjunto de bactérias que vivem com você, mas o que acontece ao longo da vida é que essas bactérias adquirem genes [de fagos] que podem ser úteis, prejudiciais ou neutros para O hospedeiro.
Então essa troca de DNA pode ter uma enorme gama de resultados?
Certo. Essa é a área em que os fagos às vezes podem ser prejudiciais às pessoas, quando os genes que causam uma doença são transportados por um fago. Assim, muitos patógenos só existem porque uma bactéria que normalmente não é um patógeno tem genes diferentes adicionados por um fago. Provavelmente, o exemplo mais famoso é o cólera, onde eles realmente sabem bem como o fago causa essa doença. Também acontece com muitas das cepas de E. coli que causam intoxicação alimentar.
A vida no nosso mundo fago
ComprarE quanto ao lado útil?
Se você olhar através de um recife de coral, você tem basicamente os mesmos tipos de bactérias associadas ao recife. Mas então você vê em diferentes lugares, diferentes genes foram adquiridos que permitem que as bactérias se adaptem às suas condições locais. E nesse caso é uma coisa boa, tanto quanto promover a saúde geral do recife. O outro lado é apenas matar bactérias, porque esse é o alimento deles. Essa é realmente a outra coisa importante que eles fazem.
Como esse assassinato bacteriano pode afetar a doença?
Isso tem sido um pensamento por 100 anos. Originalmente, as pessoas achavam que haviam encontrado uma bala mágica, micróbios para matar micróbios. Mas então começamos a usar antibióticos e, na maior parte, são esses que ainda usamos hoje. Os lugares onde eles podem usar muito fagoterapia seriam na Rússia ou na Polônia. Mas há um tipo de movimento para usá-los novamente no mundo ocidental, particularmente porque muitas bactérias se tornaram resistentes aos antibióticos.
Por que o potencial deles para combater doenças é tão grande?
Existem algumas vantagens. Antibióticos basicamente matam todas as bactérias, ou uma grande parte delas, e você não quer isso em muitos casos. Você não quer matar todas as bactérias no seu intestino toda vez que tiver essa infecção. É por isso que os fagos são tão interessantes: eles atacam e perseguem uma linhagem específica de patógeno. Além disso, um fago se torna um milhão em algumas horas. Um antibiótico nunca amplificará, você tem que mantê-los em seu corpo. Mas, com os fagos, se as bactérias-alvo estiverem presentes, atrairá mais dessas coisas que estão matando-as, que é o que você está esperando. E então, quando as bactérias-alvo se forem, os fagos que se alimentam devem desaparecer também.
Podemos criar fagos artificialmente para que eles ataquem exatamente as bactérias prejudiciais que procuramos?
Sim. Eu acho que isolá-los dos muitos fagos diferentes na natureza tem um pouco de uma história sórdida - às vezes funciona, às vezes não - e do ponto de vista regulatório que sempre será um pouco superficial. Eu acredito que a síntese é o caminho que vamos seguir. Nós os desenvolvemos há algum tempo, desde a década de 1970 ou talvez até antes, e sabemos muito sobre eles. Você pode simplesmente pegar um pedaço específico de DNA, adicioná-lo a um tubo de ensaio que tenha as partes de proteína que formam um fago e obter um fago viável. O DNA inicia a criação de um fago viável, então é realmente uma espécie de nanomáquina mágica.
Parece ideal, então qual é a demora em novos tratamentos de fagos?
Gastamos centenas de milhões de dólares desenvolvendo um antibiótico. Até agora, realmente não houve esse tipo de investimento que você precisaria para desenvolver fagos para o nível em que a maioria de nós estaria confortável em usá-los. Se eu tiver uma infecção bacteriana, ainda vou usar os antibióticos agora.
Quanto ainda precisamos aprender depois de um século de estudo de fagos?
Nós sabemos muito sobre alguns deles porque eles eram as ferramentas usadas para desenvolver a biologia molecular, descobrir como o DNA funciona e realmente aprender como estudar as coisas em um nível molecular. Então, nesse caso, sabemos muito. Quando se trata do que está acontecendo no ambiente, sabemos em linhas gerais que tipos de coisas eles estão fazendo, mas sobre as especificidades do que está acontecendo, mesmo no corpo humano, sabemos muito pouco.
Sua diversidade genética, que é praticamente desconhecida, é incrível. Na maioria dos campos, podemos dizer que não sabemos o que um determinado gene está fazendo, mas pelo menos já vimos isso antes. Com o material do fago, você pode entrar em qualquer ambiente que queira escolher e na maioria dos genes que carrega, talvez 80%, não só não sabemos nada sobre esses genes, mas nunca os vimos antes. É uma ciência inicial neste momento, e há novas descobertas acontecendo o tempo todo. É um daqueles lugares que qualquer um pode ir e você basicamente tem a garantia de encontrar algo legal.
