Nova ferramenta funciona como um banco de dados mundial de livre acesso a mais de 100 milhões de informações químicas de microrganismos

A espera por resultado de culturas bacterianas em fluidos biológicos pode ficar no passado com as novas tecnologias de informática. Um grupo de cientistas, brasileiros e de outros 14 países, acaba de lançar uma ferramenta que promete identificar rapidamente os microrganismos, particularmente bactérias, que infectam humanos e animais ou contaminam alimentos e o meio ambiente. Trata-se do MicrobeMASST, uma rede em nuvem, gerenciada por diferentes programas, que compara informações químicas de microrganismos, buscando pela identidade em um banco de dados mundial de livre acesso.

O feito envolve 15 países e 25 laboratórios diferentes, sete deles brasileiros, sendo três da USP, e reúne mais de 100 milhões de dados vindos de quase 61 mil análises químicas microbianas. A amostragem, segundo um dos responsáveis pelos trabalhos no Brasil, o professor Norberto Peporine Lopes, da Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (FCFRP) da USP, é referenciada em 1.300 espécies, mais de 500 gêneros e mais de 260 famílias de bactérias e gerenciada por sistemas que facilitam a rápida identificação de agentes bacterianos.

A grande vantagem da ferramenta, argumenta o pesquisador, está justamente no curto período de tempo – alguns segundos – para o reconhecimento de um microrganismo que “muitas vezes tem que ser cultivado antes de ser analisado”. Como exemplo, Lopes lembra a importância vital de identificar uma bactéria para o início do tratamento de uma infecção.

Para além do interesse de toda a área de saúde, a identificação desses microrganismos serve a diferentes setores. Da agronomia (patógenos do solo ou plantas) à arqueologia, passando pela exploração de regiões menos exploradas do Planeta (como a Antártida), pela área alimentícia e a forense, a ferramenta deve servir a qualquer área que necessite descobrir rapidamente quais famílias de microrganismos uma amostra muito pequena contém.

Ao invés do genoma, massa e estrutura químicas

O MicrobeMASST é alimentado por dados de repositórios públicos como o da própria Rede Mundial de Material Molecular de Produtos Naturais (GNPS sigla em inglês), plataforma criada em 2015 pelo mesmo grupo de cientistas que reúne informações das mais diferentes substâncias químicas existentes no Planeta. Segundo os pesquisadores, a ferramenta preenche lacunas de outros bancos de dados públicos e comerciais que são limitados a modelos que usam o genoma e não a massa e estrutura químicas.

Para abarcar ao máximo o potencial metabolômico (grande diversidade química resultante do metabolismo) dos microrganismos, a nova ferramenta trabalha amostras de espectros que são fornecidos pela técnica de espectrometria de massa. Esses espectros são resultados de análises químicas de substâncias de cada amostra obtidos pela técnica, “que funciona como uma balança de moléculas que mede a massa de uma substância orgânica”, conta o professor Lopes.

A substância orgânica, continua o professor, possui massa constituída e é formada por ligações entre átomos, “por exemplo, carbono com carbono, carbono com oxigênio”. Assim, além do peso molecular, a espectrometria também fornece informações das diversas partes da molécula, ou seja, “as conectividades são quebradas após a pesagem da amostra e com isso podemos montar esse quebra-cabeça”. Assim, completa ele, a espectrometria de massas fornece duas informações: “A massa, que popularmente chamamos, de forma errônea, de peso, e quais são as ligações existentes entre os átomos, que é característica de cada uma das substâncias químicas.”

Central da USP é a maior da América Latina

Os três laboratórios da USP responsáveis pela nova ferramenta são os da professora Letícia Lotufo, do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB); da professora Mônica Tallarico Pupo, da FCFRP, e o do professor Lopes, responsável pela Central de Espectrometria de Massas de Micromoléculas Orgânicas da FCFRP, que gerou parte dos dados espectrais do estudo.

Além da USP, a criação do MicrobeMASST contou com a participação do Instituto de Ciências do Mar da Unifesp, da Faculdade de Farmácia da Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, da Escola Superior de Ciências de Saúde da Universidade do Estado do Amazonas e da Embrapa Amazônia Ocidental.

“Todos esses brasileiros colaboraram muito com o cultivo e caracterização de bibliotecas de microrganismos e, no meu caso, o trabalho maior foi com a ferramenta da espectrometria de massas”, informa Lopes, acrescentando que a Central Espectrometria da FCFRP, denominada CEMMO, hoje “é, seguramente, a maior em atividade para análise de substâncias orgânicas de baixa massa molecular da América Latina”.

Os detalhes do trabalho realizado pelo grupo de cientistas podem ser conferidos no artigo que acaba de ser publicado pela Nature Microbiology.

Mais informações: e-mail cemmo@fcfrp.usp.br, com Norberto P. Lopes

Reportagem publicada originalmente em Jornal da USP.

CFF é parceiro do estudo, desenvolvido pela Organização Pan-americana da Saúde (OPAS). Farmacêuticos podem e devem contribuir

A resistência antimicrobiana é considerada uma das maiores ameaças para a saúde global e, na América Latina, já se observa uma tendência crescente de resistência em infecções comunitárias e hospitalares. De acordo com a previsão da Organização Mundial da Saúde (OMS), até 2050 a resistência bacteriana poderá estar associada a 10 milhões de mortes anuais. Atualmente, estima-se que pelo menos 700 mil pessoas morrem por ano no mundo devido a esse problema. (WORLD HEALTH ORGANIZATION, 2019).

O aumento da resistência antimicrobiana é influenciado principalmente pelo uso indiscriminado de antimicrobianos e durante a pandemia do Covid-19, o seu uso atingiu níveis alarmantes. Algumas estratégias da OMS têm buscado conhecer os fatores que têm aumentado a resistência antimicrobiana em diferentes países e estabelecer políticas de saúde com a finalidade de reduzir essa ameaça. Assim, está em curso, no Brasil, uma pesquisa on-line sobre o uso desses medicamentos.

O Conselho Federal de Farmácia (CFF) é parceiro no estudo conduzido pela PAHO/OPAS – Organização Pan-americana de Saúde e coordenado pela professora pesquisadora Dra. Patrícia Sodré, da Universidade do Estado da Bahia (UNEB). Também participam pesquisadores e instituições como a Universidade Federal do Ceará (UFC), a Universidade de Brasília (UnB) e a Universidade Estadual de Londrina (UEL), além do Centro de Farmacologia (CUFAR) da Universidade Nacional de La Plata, da Argentina.

Para responder o formulário, basta acessar o link – https://redcap.link/gd15zgai.

A proposta da pesquisa está embasada em projeto mestre elaborado pelo CUFAR, a partir do desejo da Organização Pan-americana de Saúde (OPAS) em comparar resultados na América Latina e Caribe. “Seu objetivo é identificar os antibióticos que estão sendo utilizados na população brasileira maior de 18 anos, assim como os fatores que influenciam seu uso”, explica a coordenadora do estudo. “Isso, porque o consumo difere entre regiões e se modifica no decorrer do tempo em função das mudanças do perfil saúde/doença e das políticas públicas existentes”, acrescenta.

De acordo com Patrícia Sodré, as investigações locais permitem identificar, monitorar e produzir informações sobre uso de medicamentos pela população. “Além disso, estudar a utilização de antibióticos pode ajudar a compreender os aspectos multifatoriais envolvidos e suas implicações na saúde”, acrescenta Mônica Meira, conselheira federal de Farmácia pelo estado de Alagoas. “É uma forma de direcionar estratégias na perspectiva da otimização dos recursos existentes, da garantia do acesso e da promoção do uso racional, visando à instituição de políticas de saúde que restrinjam o uso inadequado de antimicrobianos, como forma de prevenir a falência dos esquemas terapêuticos atuais”, destaca.

O presidente do Conselho Federal de Farmácia, Walter Jorge João, conclama todos os farmacêuticos do Brasil a participar da pesquisa e a incentivar seus pacientes a também colaborar. “Convidamos todos a contribuir! Ajudem a divulgar para outras pessoas de seu círculo de relacionamento, sejam elas outros farmacêuticos, familiares, amigos, vizinhos ou funcionários.” Mais informações sobre a pesquisa podem ser obtidas pelo endereço de e-mail: projetousodeantibioticos@gmail.com.

Reportagem publicada originalmente em CFF.org.br

As descobertas realizadas abrem caminhos para o futuro uso de nanopartículas em doenças pulmonares

A egressa do Doutorado em Rede em Nanotecnologia Farmacêutica, Kamila Bohne Japiassú, recebeu o prêmio de tese 2023 da Academia de Farmácia da França. A conquista é resultado de uma colaboração estratégica entre a Universidade Federal de Goiás (UFG) e a Universidade de Paris Saclay, impulsionada pelo Programa de Doutorado Sanduíche no Exterior (PDSE) e pelo acordo de cotutela firmado entre as instituições.

A conquista e o reconhecimento internacional recebido pela pesquisadora demonstra a importância que a universidade e suas pesquisas tem projetado no cenário mundial, com seus projetos e parcerias. A pesquisa, focada em nanopartículas lipídicas, revela potenciais aplicações no tratamento de doenças pulmonares, tendo adquirido ainda mais relevância em meio à pandemia de Covid-19.

Os estudos desenvolvidos sublinham a importância da internacionalização na UFG, com destaque para o comprometimento em proporcionar oportunidades de mobilidade acadêmica aos seus pesquisadores. A pesquisa de Kamila fortalece os princípios e práticas da universidade como um polo de inovação e excelência em ciências farmacêuticas, posicionando-a assim como uma protagonista na vanguarda da pesquisa científica global, ampliando suas conexões e possibilitando colaborações que reverberam positivamente para o âmbito da pós-graduação e para a formação de profissionais altamente capacitados.

Em entrevista à PRPG, a pesquisadora revela não apenas as contribuições científicas promovidas, mas aborda também o papel que desempenha no Centro de Pesquisa Avançada da L’Oréal em Paris, no qual lidera projetos clínicos na equipe de Pesquisa Clínica e Biofísica. A conversa reitera a importância da conexão entre pesquisa acadêmica e indústria e destaca não apenas a versatilidade da pesquisadora, mas também como suas descobertas têm o potencial de impactar a sociedade. Confira a entrevista na íntegra a seguir.

Como surgiu a oportunidade de realizar o período sanduíche na Universidade de Paris Saclay e como essa experiência influenciou sua pesquisa?

A oportunidade de desenvolver parte da minha tese de doutorado na Paris-Saclay foi viabilizada através da colaboração da minha orientadora, professora Eliana Martins Lima, coordenadora do FarmaTec-UFG e da Dra. Thais Leite Nascimento (também egressa do FarmaTec e atualmente professora visitante do PPGCF) com o professor Elias Fattal, diretor do Instituto Galien Paris-Saclay e financiada pelo programa de Doutorado Sanduíche no exterior da Capes. Essa colaboração me permitiu trabalhar com alguns dos melhores pesquisadores da área e desenvolver meu conhecimento sobre formulação e caracterização de nanopartículas, bem como sobre biologia molecular e celular. Também pude estudar a biodistribuição e a eficácia das nanopartículas lipídicas desenvolvidas em modelos ex vivo e in vivo de inflamação pulmonar em camundongos.

Quais são as principais descobertas ou contribuições da sua pesquisa?

A primeira parte da tese sobre lipossomas para o direcionamento de células foi publicada no Journal of Control Release (DOI: 10.1016/j.jconrel.2022.10.006) – (fator de impacto 11,46), enquanto um segundo estudo sobre a eficácia anti-inflamatória dessas nanopartículas lipidicas foi publicado no International Journal of Pharmaceutics (DOI: 10.1016/j.ijpharm.2023.122946) – (fator de impacto 6,51). Além da colaboração entre França e Brasil, a tese também me permitiu coparticipar de outros trabalhos sobre modificação de superfície e reconhecimento celular com laboratórios internacionais, como equipes na Itália e na Espanha, com as quais também publiquei dois artigos no International Journal of Molecular Sciences (DOI:10.1111/bph.15898) – (fator de impacto 6,21) e no British Journal of Pharmacology (DOI:10.3390/ijms22147743) – (fator de impacto 9,47).

De que forma os estudos desenvolvidos podem impactar a indústria e a prática clínica?

O trabalho desenvolvido é interdisciplinar e na fronteira entre a nanotecnologia farmacêutica e a biologia. Durante a tese procurei entender o impacto da química da superfície dos lipossomas em seu destino após a administração pulmonar. Como resultado, meu trabalho oferece alguns caminhos muito interessantes para melhorar a biodistribuição de nanopartículas nos pulmões e o direcionamento específico de macrófagos alveolares, aspectos fundamentais para o possível uso futuro de nanopartículas em doenças pulmonares.

Qual a importância do reconhecimento da Academia de Farmácia da França com o Prêmio de Tese 2023 para sua pesquisa e para a pós-graduação da UFG de forma geral?

O reconhecimento internacional aumenta a visibilidade da pesquisa iniciada na UFG e abre portas para diversas oportunidades futuras. Além de facilitar na construção de redes e parcerias com pesquisadores e profissionais de todo o mundo, as colaborações internacionais podem levar a projetos de pesquisa mais abrangentes, compartilhamento de conhecimento e acesso a recursos que podem não estar disponíveis em um contexto nacional.

Quais foram os principais desafios e aprendizados vivenciados durante a elaboração da pesquisa?

Sem dúvidas foi enfrentar a pandemia longe do Brasil, com o período de maiores restrições tendo iniciado apenas 5 meses após minha chegada em Paris. A França fez um confinamento severo de quase 2 meses e isso impactou diretamente na realização dos experimentos da tese. Como aprendizado ficou sobretudo a melhora na capacidade de adaptação a desafios e mudanças, e ainda tivemos que submeter um pedido de prorrogação de estadia à Capes para que fosse possível a finalização dos experimentos in vivo na França.

Como essa experiência internacional contribuiu para o desenvolvimento da sua carreira e pesquisa?

A experiência internacional contribuiu significativamente para o desenvolvimento da minha carreira e pesquisa de várias maneiras. As colaborações internacionais trouxeram novas perspectivas para a pesquisa e proporcionaram acesso a recursos específicos, o que acelerou o progresso do trabalho. Sem contar com a promoção da experiência multicultural e o desenvolvimento de competências linguísticas.

Quais são as expectativas futuras para a pesquisa desenvolvida? Em que medida sua pesquisa em nanotecnologia farmacêutica tem o potencial de impactar positivamente a sociedade?

Durante a tese criamos um modelo murino de inflamação pulmonar e sua análise por citometria de fluxo e transcriptômica, o que nos permitiu fazer uma avaliação detalhada do destino dos lipossomas in vivo. O modelo e as técnicas desenvolvidas agora estão sendo usados por outros alunos em projetos relacionados. Ainda, foram produzidas 4 publicações científicas, todas em jornais extremamente relevantes para o domínio das ciências farmacêuticas. Isso sem dúvidas leva a continuidade da pesquisa com os lipossomas desenvolvidos não só utilizando a dexametasona como também outras moléculas ativas na prevenção ou tratamento de outras doenças. É importante destacar que a inovação em formulações para administração pulmonar ganhou mais relevância e destaque em função da Covid19, e esta via de administração, assim como formulações desenvolvidas para esta finalidade tem sido objeto de estudos aprofundados do grupo de pesquisa da Profa. Eliana Lima na UFG e muitos resultados impactantes estão sendo produzidos.

Pode compartilhar um pouco sobre sua função no Centro de Pesquisa Avançada da L’Oréal em Paris?
Como parte integrante da Divisão de Pesquisa e Inovação do Grupo L’Oréal, a missão da Pesquisa Avançada (RAV) é aproveitar os principais conhecimentos científicos sobre pele e cabelo (Descoberta) e desenvolver novas matérias-primas, moléculas ou ingredientes ativos (Invenções) para a beleza do futuro. Na RAV, faço parte da equipe de Pesquisa Clínica e Biofísica e, como chefe de projetos clínicos, tenho a missão de coordenar e conduzir estudos clínicos de conhecimento e prova de conceito para a avaliação de novas moléculas ativas. Minha formação na UFG, da graduação em Farmácia ao Doutorado em Nanotecnologia Farmacêutica é a maior parte da minha bagagem e capacitação para o desempenho de minhas atividades em um centro de pesquisa avançado de uma das maiores empresas do mundo e a maior do ramo de skin care.

De que maneira sua formação em nanotecnologia farmacêutica se alinha com as atividades desenvolvidas na L’Oréal?

A formação em nanotecnologia farmacêutica pode agregar uma perspectiva inovadora e técnica ao papel de chefe de projetos clínicos na indústria. Isso porque a nanotecnologia envolve frequentemente colaborações entre profissionais de diversas áreas, como química, biologia e engenharia, o que auxilia na gestão de equipes multidisciplinares dentro e fora da indústria, além de contribuir para uma compreensão mais aprofundada dos aspectos clínicos relacionados à segurança e eficácia de produtos.

Foto: arquivo pessoal da pesquisadora Kamila Bohne Japiassú.

Reportagem publicada originalmente em pos.ufg.br

Imunizante pioneiro, testado em camundongos, foi desenvolvido por meio de um esforço conjunto de diversas instituições.

Uma vacina intranasal contra Covid-19 apresentou 100% de eficácia contra o vírus, quando testada em camundongos. É o que aponta um estudo desenvolvido no Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo (ICB-USP), em um convênio com a Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz) e parceria com pesquisadores da Faculdade de Ciências Farmacêuticas (FCF) e Instituto de Medicina Tropical (IMT), ambos da USP, além da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). A pesquisa, publicada na revista ​​Vaccines, contou também com o apoio da Fapesp.

Uma alternativa às vacinas atualmente disponíveis, de aplicação intramuscular, o novo imunizante induz imunidade pela mucosa do corpo, podendo ser aplicado pelo nariz ou pela boca na forma de “spray”. O imunizante é um dos primeiros do formato a ser testado no mundo. “Como o SARS-CoV-2 é um vírus respiratório, foi natural propor uma vacina que pudesse neutralizá-lo já na área mais propensa às suas tentativas de entrada no corpo humano, ou seja, nas vias aéreas superiores”, conta Momtchilo Russo, professor do Departamento de Imunologia do ICB e um dos coordenadores do estudo. Nas mucosas, há uma grande produção de anticorpos, incluindo a Imunoglobulina A (IgA), proteína fundamental para a nossa imunidade de mucosa.

Direto no pulmão — A vacina, para despertar a imunidade, utiliza como antígeno a proteína Spike (S) — fornecida aos pesquisadores pela Profa. Leda Castilho, que coordena na UFRJ o Laboratório de Engenharia Celular —, de maneira similar a outras como a Oxford-Astrazeneca ou Janssen. Quando o indivíduo é infectado, o sistema imune detecta essa proteína S, presente no SARS-CoV-2 e induz a produção de anticorpos IgA, iniciando a ação contra o vírus no local.

A vacina contém também um adjuvante, já usado em seres humanos em outras ocasiões, o CpG. Composto por oligonucleotídeos contendo citosina e guanina, o CpG potencializa a eficácia da vacina. Para compor o produto final, o CpG e a proteína S são inseridos em uma partícula de lipídio (lipossoma).

“Trata-se de uma técnica fácil de realizar, se comparada, por exemplo, com as vacinas que usam os RNAs mensageiros, ou com as vacinas de adenovírus, que são mais complicadas de se produzir e armazenar, pois requerem temperaturas baixíssimas para a sua manutenção”, acrescenta Russo. Outra vantagem da vacina intranasal em relação às intramusculares diz respeito à sua eficácia no pulmão: ao circular pela mucosa, o imunizante atinge mais rapidamente esse órgão.

Testes em camundongos — No estudo, foi utilizado modelo animal com camundongos transgênicos que expressam o receptor do vírus nas células epiteliais do trato respiratório. Quando infectados pelo vírus, os animais desenvolvem pneumonia viral bilateral, perdem peso e a maioria sucumbe à infecção em sete dias.

Resumo gráfico dos mecanismos imunológicos que operam na COVID-19

Nos testes, 100% dos animais vacinados foram protegidos contra a infecção considerando a mortalidade ou perda de peso. A vacina intranasal mostrou-se mais eficiente na eliminação do vírus do pulmão e ao induzir a produção de anticorpos IgA, quando comparada com a aplicação subcutânea do mesmo imunizante. O fato de diminuir a carga viral no pulmão sugere que a transmissão do vírus pode ser menor com a vacina intranasal. Foi constatada a mesma proteção contra outras variantes de preocupação do SARS-CoV-2, incluindo a gamma, delta e ômicron.

“Nossa vacina também pode funcionar muito bem como reforço heterólogo, combinando-a com outros tipos de vacinas já aplicadas anteriormente, como com a AstraZeneca ou CoronaVac”, sugere o pesquisador.

Imunizante 100% nacional — O projeto surgiu com base em linhas de pesquisa anteriores de Russo, que possui experiência de mais de 30 anos em imunologia do pulmão e no conhecido papel das mucosas no sistema imune, e foi submetido pela Dra. Luciana Mirotti, que atuou como coordenadora geral. Durante seu pós-doutorado, a também imunologista trabalhou no laboratório do Prof. Russo em um modelo pulmonar buscando criar uma vacina contra asma alérgica. Posteriormente, já na Fiocruz, teve a oportunidade de participar de um projeto Inova — programa de pré-aceleração de projetos da Fundação — e convidou o antigo orientador para uma colaboração.

“Sugeri que adaptássemos nossa linha de pesquisa anterior para a produção de um imunizante contra o SARS-CoV-2. Então elaboramos uma pequena proposta de pesquisa, na qual demos como exemplo a vacina Sabin, contra a poliomielite, que é aplicada na forma oral induzindo imunidade de mucosa, algo muito positivo em face da fobia de agulha de muitas pessoas”, conta o professor.

A partir daí, iniciou-se um esforço colaborativo nas diferentes frentes e etapas necessárias à produção de uma nova vacina: produção do vírus e ensaios de neutralização no IMT da FMUSP, infecção dos camundongos, realizada no laboratório nível de segurança NB-3 da FCF-USP; imunização desses animais, realizada no ICB; e o já citado fornecimento da proteína Spike pela UFRJ, além da colaboração de pesquisadores da Fiocruz.

“Uma das ideias básicas para a implementação desse imunizante é que todos os insumos, instalações e expertise fossem disponíveis no nosso país, por isso o grande esforço de colaboração”, ressalta. O imunizante agora deverá avançar para outras etapas de teste.