Os microrganismos não colonizam apenas o corpo dos mamíferos durante as infecções. Bilhões de micróbios podem ser encontrados em seres humanos e animais saudáveis a qualquer momento, comunicando-se entre si através de sinais químicos e influenciando assim a sua saúde. Em dois estudos, pesquisadores do Instituto Helmholtz de Pesquisa Farmacêutica de Saarland (HIPS), da Universidade de Saarland e do Hospital Universitário de Saarland conduziram agora um estudo detalhado do microbioma, ou seja, a totalidade de todos os microrganismos, em humanos e animais de zoológico. O objetivo foi identificar pontos de partida para estratégias de tratamento e diagnóstico de doenças.
Os pesquisadores publicaram seus resultados em dois artigos na revista Nature Communications. O HIPS é um site do Centro Helmholtz para Pesquisa de Infecções (HZI) em colaboração com a Universidade de Saarland.
A ideia de utilizar microrganismos como fonte de novos princípios ativos não é nova. Numerosos medicamentos já foram desenvolvidos com base em produtos naturais provenientes de bactérias e fungos. Estes competem pelos recursos disponíveis no seu habitat natural, como o solo, e utilizam sinais químicos para obter vantagem sobre os seus concorrentes microbianos. Não é, portanto, surpreendente que uma grande proporção dos antibióticos disponíveis no mercado seja baseada em produtos naturais provenientes de microrganismos. Uma equipe de pesquisa interdisciplinar do HIPS, da Universidade de Saarland e do Hospital Universitário de Saarland estabeleceu como objetivo encontrar também produtos naturais que possam ser usados para tratar doenças não infecciosas. Em vez de olhar no solo, a equipe procura diretamente nas bactérias que colonizam humanos e animais e desempenham um papel no desenvolvimento de doenças. Esta abordagem é também uma componente central do planeado cluster de excelência nextAID³, que foi avaliado positivamente numa primeira ronda pela Fundação Alemã de Investigação (DFG) e cuja proposta completa foi apresentada pela Universidade de Saarland em agosto de 2024.
A base para esta busca em larga escala por novos ingredientes ativos foram duas coortes: No estudo “IMAGINE”, os pesquisadores coletaram quase 2.000 amostras de indivíduos saudáveis e pacientes com diversas doenças. Dado que diferentes partes do microbioma podem ser afetadas em diferentes doenças, os investigadores examinaram o microbioma na saliva, na placa dentária e nas fezes, bem como nos olhos, na garganta e na pele. Num segundo estudo, a equipa examinou o microbioma dos animais do Zoológico de Saarbrücken e comparou-o com o microbioma dos animais que vivem na natureza. O objetivo desta coorte muito menor era mostrar que o microbioma dos animais também pode ser uma fonte potencial de novos produtos naturais. As amostras coletadas em ambos os estudos foram processadas e submetidas a um processo conhecido como sequenciamento do metagenoma. Este método permite identificar geneticamente todos os organismos contidos numa amostra e determinar a sua abundância. Se uma determinada estirpe bacteriana for mais ou menos abundante na presença de uma doença específica, por exemplo, poderá estar potencialmente envolvida no seu desenvolvimento ou progressão.
Nos dados analisados, a equipe, que incluía o bioinformático Andreas Keller, o microbiologista Sören Becker, o pneumologista Robert Bals e o farmacêutico Rolf Müller, conseguiu encontrar inúmeras bactérias às quais tal comportamento se aplica. Além disso, os investigadores puderam utilizar análises de bioinformática para identificar os modelos genéticos (os chamados clusters de genes de biossíntese) de produtos naturais associados às doenças sob investigação. “Para nós, estes dados são uma mina de ouro científica. Ainda não temos ideia de quais produtos naturais codificam a maioria dos agrupamentos de genes recentemente identificados”, diz Andreas Keller, chefe de departamento do HIPS e professor de Bioinformática Clínica na Universidade de Saarland. “Os dados recolhidos são processados na nossa base de dados recentemente criada ABC-HuMi. Esta base de dados já contém mais dados sobre a microbiota humana, o que nos permitirá descobrir muitos novos produtos naturais e utilizá-los como base para o desenvolvimento de medicamentos”.
Os farmacêuticos, biólogos e químicos do HIPS são agora chamados a utilizar os dados digitais para criar produtos naturais reais. Um total de seis grupos de investigação estão actualmente a trabalhar na validação experimental dos 50 agrupamentos de genes mais promissores. “Conhecer o modelo genético de um produto natural é apenas o primeiro passo. Agora estamos trabalhando duro para transferir os projetos para bactérias que os utilizarão para produzir os produtos naturais codificados”, diz o professor universitário Rolf Müller, chefe de departamento e diretor científico. no HIPS, que co-iniciou os dois estudos publicados. “Os dados obtidos reflectem uma enorme biodiversidade que não foi estudada até agora. O nosso próximo passo será aproveitar este potencial. Estamos satisfeitos por podermos agora aplicar eficazmente as tecnologias que estabelecemos ao longo dos últimos 15 anos para o desenvolvimento de antibióticos para outras indicações também.”
Embora o foco da pesquisa no HIPS seja em agentes antimicrobianos, a terapêutica para doenças não infecciosas será desenvolvida como parte do PharmaScienceHub. A plataforma de colaboração estabelecida entre o HIPS e a Universidade de Saarland em 2023 reúne intervenientes da investigação académica e da indústria farmacêutica para acelerar a tradução dos resultados da investigação básica em aplicações médicas.
