Potencial terapêutico de bizarros vírus Jumbo esticumas por projeto de patógenos emergentes de US 10

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Potencial terapêutico de bizarros vírus ‘Jumbo’ esticumas por
projeto de patógenos emergentes de US $ 10 milhões
Um favo jumbo infecta uma bactéria. Um compartimento semelhante a um núcleo (verde) é formado para proteger os
genomas de fagos recém-sintistizados dos sistemas de defesa bacteriana. Os capsídeos (cinza) do novo fago viajam
ao longo de filamentos chamados PhuZ (amarelo) para serem entregues ao núcleo onde eles atracam para embalar o
DNA do fago. Eventualmente, as lises de células bacterianas e o novo fago emergem prontos para infectar novas
bactérias. Crédito: Margot Riggi, Iwasa Lab, Universidade de Utah. Direitos autorais Elizabeth Villa e Joe Pogliano, UC
San Diego
Dar um passo ousado em uma nova era de biologia, uma equipe de cientistas da Universidade da Califórnia San
Diego, o J. O Instituto Craig Venter e a Universidade de Yale receberam US $ 10 milhões do Instituto Médico Howard
Hughes (HHMI) para apoiar pesquisas sobre o uso de vírus como novos agentes terapêuticos.
A equipe de pesquisa, que combina os principais especialistas de vários campos, alavancará a promessa biomédica
de vírus conhecidos como bacteriófagos, ou fagos – incluindo “fagos jumbo” que foram recentemente descobertos
como genomas extraordinariamente grandes – na luta contra a crescente onda de infecções bacterianas resistentes
a antibióticos.
O prêmio de três anos da equipe liderada pela UC San Diego faz parte da nova Iniciativa de Patógenos Emergentes
de US $ 100 milhões da HHMI, um esforço anunciado em janeiro. 26 que financiarão pesquisas básicas voltadas
para a preparação para patógenos futuros e emergentes que ameaçam a saúde humana.
“Os fagos jumbo e sua ‘biologia terno’ abrem uma era completamente nova que achamos que abrirá nossa
capacidade de criar novas ferramentas de terapia”, disse Elizabeth Villa, pesquisadora do HHMI, professora
associada da Escola de Ciências Biológicas da UC San Diego e do projeto HHMI Emerging Pathogens Initiative. “O
objetivo deste projeto é estabelecer uma prova de princípio de que esses fagos jumbo podem ser otimizados em um
tipo de terapia personalizada contra patógenos específicos”.
https://today.ucsd.edu/story/elizabeth-villa-selected-as-2021-hhmi-investigator
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A equipe de pesquisa inclui Kevin Corbett (UC San Diego), John Glass (J. Instituto Craig Venter), Justin Meyer (UC
San Diego), Joe Pogliano (UC San Diego), Kit Pogliano (UC San Diego), David Pride (UC San Diego) e Paul Turner
(Yale University).
Os fagos, os organismos mais abundantes da Terra, durante décadas foram aproveitados como fonte de esperança
terapêutica para várias doenças. Só recentemente, no entanto, eles ressurgiram como uma fonte viável para
combater a crescente crise de resistência bacteriana devido às suas habilidades únicas para infectar e matar
bactérias. Embora a atenção tenha historicamente se concentrado em pequenos fagos, o novo projeto se
concentrará em fagos que são muito maiores e apresentará um núcleo análogo aos encontrados em células
humanas. O tamanho maior permite mais espaço para adicionar genes que os tornam melhores para a terapia de
fagos. Encontrar os fagos jumbo certos será a chave para os esforços do projeto.
“Você não pode simplesmente pegar qualquer fago da prateleira e jogá-lo em qualquer bactéria como fizemos com a
penicilina”, disse Joe Pogliano, professor do Departamento de Biologia Molecular da UC San Diego e membro da
equipe do projeto HHMI. “Phage tende a ser muito específico. O objetivo do nosso projeto é criar fagos de designer
que tenham uma ampla gama de hospedeiros para que possam infectar um grande número de cepas bacterianas”.
O projeto se juntará a especialistas do Centro de Aplicações e Terapêuticas de Fágio Inovadores (IPATH) da UC San
Diego, o primeiro centro dedicado de terapia de fagos nos Estados Unidos, com pesquisadores do Centro de
Biologia e Terapia de Fágio da Universidade de Yale. Técnicas de imagem de ponta usando instrumentação
poderosa para determinar estruturas de fagos, tecnologia de genoma sintético e engenharia do genoma para
construir e editar genomas de fagos serão elementos do projeto.
Vírus e bactérias têm se envolvido em uma luta contínua para competir uns aos outros por milhões de anos. Como
os vírus se tornam habilidosos em infecção, as bactérias desenvolvem novas defesas para combater a infecção,
fazendo com que os vírus desenvolvam suas próprias adaptações para contornar as defesas evoluídas da bactéria.
Esta contínua “raça armamentista evolutiva” será o foco dos biólogos evolucionistas que fazem parte da equipe.
https://today.ucsd.edu/story/giant-viruses-build-a-cell-nucleus-surprisingly-like-our-own
https://medschool.ucsd.edu/som/medicine/divisions/idgph/research/center-innovative-phage-applications-and-therapeutics/Pages/default.aspx
https://today.ucsd.edu/story/evolve-innovate-repeat-scientists-peel-back-the-layers-of-virus-host-evolution-and-innovation
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O consórcio de pesquisa se concentrará em uma família de fagos jumbo que infecta Pseudomonas, um tipo de
bactéria encontrada no solo e na água que é conhecida por infectar pacientes em ambientes hospitalares e outros
patógenos, incluindo staph (Staphylococcus) e E. coli (Escherichia).
“Estamos vendo que os patógenos que estão nos deixando doentes estão começando a se tornar realmente
resistentes aos antibióticos que usamos há anos”, disse o membro da equipe do projeto David Pride, professor e
especialista em doenças infecciosas do Departamento de Patologia da UC San Diego School of Medicine. “O
pipeline de novos e novos antibióticos que estão chegando não parece ser bom o suficiente para acompanhar a
resistência que está se desenvolvendo ao longo do tempo. Nosso papel é encontrar e entender fagos que matam
Pseudomonas e descobrir como podemos melhorá-los. Vamos começar a usar esses fagos de maneiras inteligentes
para que os antibióticos sejam novamente úteis para nós e possamos diminuir a pressão antibiótica que está
impulsionando essa crise em todo o mundo”.
Os pesquisadores procurarão entender certos fagos jumbo suficientes para que possam desconstruir seus
elementos essenciais. A experiência da equipe em biologia do genoma irá ajudá-los a projetar e projetar
sinteticamente fagos jumbo que são hábeis em infectar e matar patógenos bacterianos resistentes a antibióticos.
“Essa abordagem ágil anuncia uma nova era em terapias antibacterianas, nas quais temos armas para combater
ambos os patógenos bacterianos resistentes a antibióticos atuais, e os meios para projetar e implantar rapidamente
novas terapias à medida que novas ameaças emergem”, observam os cientistas em sua descrição do projeto.
Pogliano diz que, uma vez que eles são mais capazes de replicar e entender esses fagos jumbo, eles serão capazes
de desmontá-los, manter componentes importantes e adicionar novos componentes que os tornarão melhores na
terapia com phage.
“Nós gostaríamos de construir novos fagos que têm faixas de hospedeiros muito amplas e são otimizados para que
as bactérias também tenham muito mais dificuldade em evoluir a resistência a elas”, disse Pogliano.
“O sonho é projetar um fago depois que identificarmos o que precisamos para matar as bactérias”, disse Villa. “Este
projeto reúne pessoas diversas que são incrivelmente boas no que fazem para enfrentar um problema importante. É
realmente uma equipe dos sonhos que trará essa ideia da pesquisa básica até a pré-clínica.”
A HHMI está comprometendo US $ 100 milhões com a nova Iniciativa de Patógenos Emergentes para apoiar
pesquisas básicas voltadas para a preparação para patógenos emergentes que podem ameaçar a saúde humana no
futuro. Treze equipes de projeto envolvendo 70 cientistas de 29 instituições vão colaborar na pesquisa.
“Estamos otimistas de que esta iniciativa ajudará esses cientistas a desenvolver novas abordagens não testadas que
podem revelar como os agentes patogênicos funcionam e como o sistema imunológico humano responde à infecção
por patógenos”, disse Leslie Voshall, vice-presidente e diretor científicodo HHMI. “Com este programa, esperamos
ganhar alguns dos conhecimentos e ferramentas que precisamos para obter uma vantagem científica sobre futuras
epidemias.”