Método usa microssensores que identificam presença de material genético das bactérias

Microssensor se flexiona em contato com moléculas de RNA dos genes de resistência a antimicrobianos

Pesquisadores do Swiss Nanoscience Institute (SNI) da University of Basel (Suíça) desenvolveram uma técnica para detectar bactérias multirresistentes aos antimicrobianos que fornece resultados mais rápidos e mais abrangentes que os processos utilizados atualmente.

“Os métodos tradicionais de detecção de resistência baseiam-se no cultivo de bactérias e no teste de sensibilidade a um espectro de antibióticos. Podem levar de 48 a 72 horas para produzir resultados e algumas cepas de bactérias são difíceis de cultivar”, explica François Huber, professor do Departamento de Física da universidade e autor principal do estudo. “Os testes moleculares são muito mais rápidos e funcionam amplificando genes de resistência ou sequências curtas específicas de material genético por PCR. Porém, mesmo esse método não fornece resultados satisfatórios para todas as bactérias”, acrescenta o pesquisador.

A técnica desenvolvida pela equipe da qual Huber participa utiliza um sistema de matriz de microssensores flexíveis (chamados de cantilever) que consegue detectar até mesmo o RNA de uma única bactéria resistente a antimicrobianos — as moléculas de RNA podem ser usadas para identificar genes de resistência existentes nas bactérias. Com esse método não é preciso amplificar ou rotular as amostras para análise.

Microssensores do tipo cantilever são minúsculas barras retangulares de silício com menos de 1 µm de espessura. Depois de receberem aplicação de moléculas receptoras eles são capazes de reconhecer a presença em sua superfície de outras moléculas — aquelas que se pretende medir —, o que provoca uma deflexão das barras em escala nanométrica, cuja amplitude pode ser medida por laser.

Velocidade e sensibilidade

No estudo, a equipe aplicou sobre os microssensores sequências de três genes associados à resistência à vancomicina. Em seguida, os sensores foram expostos a um fluxo de RNA extraído de bactérias. Na presença de moléculas de RNA dos genes de resistência, os fragmentos de RNA correspondentes se ligam aos sensores e estes sofrem uma flexão.

Segundo os pesquisadores, esse método também permite detectar mutações individuais associadas aos genes de resistência. No estudo foram usadas mutações acopladas a genes responsáveis pela resistência à ampicilina e a outros antibióticos betalactâmicos.

“A grande vantagem do método que desenvolvemos é sua velocidade e sensibilidade. Em apenas cinco minutos conseguimos detectar pequenas quantidades de fragmentos de RNA específicos”, afirma François Huber.

Ele acrescenta que, no caso de mutações únicas, as quantidades de RNA detectadas eram de aproximadamente dez bactérias. Na detecção de genes inteiros de resistência foi obtido um sinal claro, mesmo com uma quantidade de RNA que correspondia a uma única bactéria.

“Se pudermos detectar genes específicos ou mutações no genoma da bactéria, saberemos qual resistência a antibióticos a bactéria vai exibir”, explica Adrian Egli, coautor, professor e médico do hospital universitário. “Nosso trabalho no hospital se beneficiaria com esse tipo de informação confiável sobre a resistência dos patógenos.”

O artigo Rapid and ultrasensitive detection of mutations and genes relevant to antimicrobial resistance in bacteria foi publicado online em 30 de novembro de 2020 no periódico Global Challenges.

Números alarmantes

A resistência aos antimicrobianos causa cerca de 700 mil mortes a cada ano em todo o mundo. Projeções mostram que até 2050 o total de óbitos globais anualmente pode chegar a 10 milhões. Os dados são do relatório No time to wait: securing the future from drug resistant infections, publicado em abril de 2019 pelo Grupo de Coordenação sobre Resistência Antimicrobiana (IACG, na sigla em inglês) da Organização Mundial de Saúde.

De acordo com o documento, o impacto financeiro mundial da falta de controle da resistência aos antimicrobianos pode ser comparado aos efeitos da crise econômica global que ocorreu em 2008 e 2009, porque resulta em maiores custos na área da saúde, na produção de alimentos, no comércio, além de aumento da pobreza e desigualdade em todo o mundo.

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bactérias multirresistentes, cantilever, microssensores flexíveis

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