A evolução das bactérias e o desafio da resistência aos antibióticos

Notas do episódio

O director de investigação no Instituto Pasteur, em Paris, o cientista português Eduardo Rocha, dedica-se ao estudo da evolução bacteriana, da diversidade genética e dos mecanismos que permitem às bactérias trocar informação genética entre si. Um trabalho fundamental para compreender um dos maiores desafios da saúde pública contemporânea: a resistência aos antibióticos. Entrevista realizada por Taíssa Stivanin. A investigação começa quase sempre pela leitura do genoma. Ou melhor, pela leitura de milhares de genomas. "As nossas análises, em geral, começam com a sequenciação de um genoma, ou de muitos genomas. As pessoas fazem amostragem de bactérias ou de elementos móveis que estão no ambiente, nos hospitais ou dentro dos indivíduos - nós temos muitas bactérias no nosso intestino. Depois sequencia-se o genoma, isto é, identifica-se a sequência de nucleótidos no ADN que vai estabelecer, por exemplo, os genes que estão presentes no genoma e quando vão ser expressos. É preciso perceber que o genoma de uma bactéria típica é um texto grande. Pode ter quatro milhões de letras, um milhão ou dez milhões, depende das bactérias. E é um texto escrito com um alfabeto de quatro letras, os quatro nucleótidos. O nosso objectivo é compreender o que está escrito nesse texto: identificar que genes estão presentes, que elementos regulam a sua presença e a sua expressão. E sobretudo compará-los para perceber como é que as bactérias evoluíram no passado e como poderão evoluir no futuro." O foco da equipa está precisamente nessa capacidade das bactérias para evoluírem. Uma evolução que, ao contrário do que acontece nos organismos mais complexos, pode ser observada em tempo real. "Tentamos perceber como é que as bactérias se adaptam. Elas conseguem adaptar-se muito rapidamente. Temos a ideia dos processos evolutivos como algo muito lento, mas nas bactérias, em parte porque se conseguem dividir muito rapidamente, estes processos podem ser extremamente rápidos, tão rápidos que os podemos observar no laboratório. Podemos fazer experiências em que vemos a evolução da bactéria. Em poucos dias, ela pode tornar-se resistente a antibióticos, perder virulência ou aumentar a virulência. E como agora podemos sequenciar genomas muito facilmente, conseguimos traçar exactamente quais foram as modificações nos genomas que levaram ao resultado final." Durante muito tempo, os cientistas pensaram que a evolução bacteriana resultava sobretudo de pequenas mutações. Mas a realidade revelou-se bastante mais complexa. "Se continuarmos na analogia do texto, é um bocado tentar perceber como é que as palavras mudaram. O que percebemos nos últimos vinte anos é que muitas das mudanças nos genomas não são pequenas mutações, não são palavras que mudaram. Na realidade, são frases, parágrafos ou até secções inteiras que mudaram completamente. Isso acontece porque as bactérias têm a capacidade de trocar genes com outras bactérias, adquirir genes de outras bactérias. E isso permite-lhes evoluir rapidamente. É isso que explica que há setenta anos praticamente todas as bactérias com as quais convivíamos fossem susceptíveis aos antibióticos e que hoje existam bactérias resistentes a quase todos os antibióticos conhecidos. Foram adquirindo estes genes e isso permitiu-lhes evoluir muitíssimo mais rápido." No Instituto Pasteur, a equipa de Eduardo Rocha procura reproduzir e observar estes fenómenos em condições controladas. Mas nem toda a investigação acontece em laboratório. Uma parte importante do trabalho passa pela análise de amostras recolhidas em hospitais ou em estudos clínicos. Um dos projectos recentes acompanhou pessoas saudáveis sujeitas a tratamento antibiótico. “Publicámos um estudo feito num hospital em França com vinte e duas pessoas saudáveis que tomavam dois tipos de antibióticos. Seguimos essas pessoas ao longo de vários meses para perceber o que acontecia à flora intestinal depois do tratamento. Porque ao tomarmos antibióticos, perturbamos as bactérias que estão na nossa flora intestinal e demora um certo tempo até o equilíbrio se voltar a estabelecer.” O estudo tinha uma aplicação clínica directa, mas permitiu também aprofundar uma questão central para o trabalho da equipa: o papel dos chamados elementos genéticos móveis. "Um dos aspectos que nos interessava era compreender como é que os elementos móveis das bactérias reagiam à presença de antibióticos. As bactérias tendem a transferir genes entre si e isso permite-lhes adaptar-se a novos desafios ou aproveitar novas oportunidades. Mas para que o ADN passe de um genoma para outro existem, na maior parte dos casos, elementos genéticos móveis que fazem essa transferência. É aí que se concentra actualmente a nossa equipa. Porque são esses elementos que vão determinar a capacidade das bactérias para se adaptarem. Mas também têm um lado egoísta. Cada vez que se replicam ou se transferem, impõem um custo à bactéria. Em alguns casos, esse custo pode mesmo levar à morte da bactéria. Existe portanto um equilíbrio delicado entre os benefícios que trazem e os custos que impõem." Esses elementos móveis funcionam como verdadeiros veículos de transporte genético. Alguns actuam através de vírus que infectam bactérias. Outros constroem pontes entre células vizinhas. Esses elementos móveis funcionam como verdadeiros veículos de transporte genético. Alguns actuam através de vírus que infectam bactérias, outros constroem pontes entre células vizinhas. E nos últimos anos, os investigadores descobriram ainda um novo nível de complexidade. "Percebemos que existe todo um zoológico de elementos móveis que utilizam outros elementos móveis para se transferirem. Temos agora duas camadas de complexidade: elementos móveis que utilizam a bactéria e elementos móveis que utilizam os elementos móveis que utilizam a bactéria. Estabelece-se uma relação a três entre a bactéria, o elemento móvel autónomo e um segundo tipo de elemento móvel que vai jogar com os outros dois elementos para se transferir. Mas o que nós constatámos é que muitos dos genes de resistência aos antibióticos estão neste segundo tipo de elementos móveis. Uma vez chegados à bactéria, são muito pouco custosos. Isso permite que a bactéria mantenha durante muito tempo os genes de resistência. É uma das razões pelas quais a resistência aos antibióticos não desaparece simplesmente quando deixamos de tomar os medicamentos. A resistência ficou estabilizada na bactéria."