Introdução

•Fagoterapia foi inicialmente desenvolvida no início do século XX

•Pouco usada no Oeste desde o advento do antibiótico nos anos 40

•Pesquisa e implementação de fagoterapia continuou na Europa Oriental nos últimos 50 anos

Fagos podem exercer um papel importante lidando com infecções envolvendo aumento da resistência dos

microrganismos a drogas.

A natureza dos bacteriófagos

• Consiste:

Cerne de ácido nucléico (DNA fita única ou dupla, linear ou circular, ou RNA linear de fita única) envolto por capsídeo de natureza protéica

• 3 formas básicas: Cabeça icosaédrica sem cauda

Cabeça icosaédrica com cauda

Filamentar

•Infectam bactérias

• Cada linhagem de bactéria tem proteínas características em sua superfície

• Cada molécula pode atuar como um receptor específico para um fago em particular.

• A resistência a um determinado fago geralmente reflete perda mutacional do seu receptor específico

Histórico

Edward Twort (1915) e Felix d’Herelle (1917), descobriram os fagos independentemente.

Bruynogh e Maisin (1921) – primeiro caso reportado de sucesso na fagoterapia. Uso de fagos para tratar Staphylococos de infecções na pele.

1922 - Estudos intensos usando a fagoterapia contra Vibrio cholerae, porém a eficácia do vírus era maior in vitro do que in vivo.

1917-1956 – 800 artigos publicados sobre fagoterapia, porém muitos dos estudos foram pouco controlados, muitas das falhas eram previstas e muitos relatos de sucesso não tinham muito sentido científico.

1940 – antibióticos, como penicilina, se tornou disponível e a fagoterapia foi grandemente abandonada no mundo ocidental.

Fagoterapia foi testada extensivamente e muitos sucessos foram reportados para várias doenças, incluindo desinteria, febre paratifóide e tifóide, cólera, piogênica (produção de pus) e infecções do trato urinário.

Casos crônicos que estavam relacionadas com bactérias resistentes a quase todos antibióticos, por exemplo: Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae e Escherichia coli.

Propriedades dos Fagos

Atacam um subgrupo específico de bactérias e param de se proliferar quando os hospedeiros se acabam.

São utilizados fagos com atividade lítica.

Os fagos com atividade lisogênica são maus agentes fagoterápicos, pois podem induzir resistência pela transferência de genes envolvidos na patogenicidade bacteriana.

Uso dos Fagos

Podem ser colocados diretamente nas lesões.

Via oral e respiratória.

Aplicado em edemas.

Injeções – intradérmicas, intravascular, intramuscular, intraduodenal, intraperitonial, até mesmo no pulmão, artéria carótida e pericárdica.

Modelos de Fagoterapia em AnimaisH. W. Smith e M. B. Huggins (1982, 1983, 1987):

Uso de fagos no tratamento de Infecção sistêmica em camondongos por E. coli e em diarréias em jovens bezerros

Injetação intramuscular de 106 UFC de E. coli K1

morte de 10/10 ratos

Injeção simultânea de E. coli e de 104 UFP de fagos K1-específicos

nenhuma morte

Vírus mutados perderam cápsula, o que diminue a virulência

Stoothill (1994):

Estudos na preparação de fagos para uso em infecções de pacientes com queimaduras

Experimentos com porquinhos-da-índia demonstraram que a rejeição de enxertos de pele poderiam ser previnidos com tratamento de fagos contra Pseudomonas aeruginosa

Percebeu excelente proteção de camundongos contra infecção sistêmica por Pseudomonas e Acinetobacter com o uso de fagos apropriados

Merril e cooperadores (1996):

Estudos para melhor entendimento das interações dos fagos com o sistema imune humano

Trabalho com um fago lítico derivado do fago lisogênico

Demonstrou também que camundongos com infecção fulminate por E. coli poderiam ser salvos pela utilização de fagos específicos

• Demonstrado que fagos são eficientes para salvar ratos da Infecção Sistêmica Fatal (E. coli), galinhas da Diarréria Fatal (E. coli) e prevenir a destruição de enxertos de pele de coelhos utilizando fagos específicos para Pseudomonas aeruginosa

Fagoterapia em HumanosAcademia de Ciências Polonesa

1981 a 1986: 550 pacientes submetidos de 1 a 86 anos com infecções persistentes

média de 92% de pacientes tiveram atingiram uma marca considerada saudável

84% apresentaram total eliminação do processo infeccioso

259 fagos foram testados e 40% foi selecionado para terapia

Níveis de bactérias e sensibilidade do fago foram continuamente monitorado

Instituto de Microbiologia da Georgia

Uso intenso da fagoterapia na pediatria

utilizados apenas fagos líticos

a resistência foi contornada pela utilização de misturas de fagos com diferentes receptores específicos de cada bactéria

pesquisaram números incríveis de fagos recebidos de clínicas e hospitais de toda União Soviética (4489)

pouca avaliação e pouca verba

Questão Limitações do uso de antibióticos Vantagens do uso de fagos

Destino da molécula da droga Destruição da molécula de antibióticoassim que esta realiza a sua função

Crescimento exponencial em número

Quantidade necessária dadroga para erradicar infecçãobacteriana em um períododeterminado

Várias moléculas de antibióticos sãonecessárias para matar uma determinadabactéria

Um fago é suficiente para matar umadeterminada bactéria

Habilidade de superar aresistência bacteriana

Durante o tratamento as bactériasrecebem doses sub-letais a intervalosregulares

Os fagos podem sofrer mutações,algumas das quais podem superar asmutações bacterianas

Espalhamento da resistênciabacteriana

Antibióticos são produtos químicos fixose imutáveis podendo tornar-se obsoleto;Bactérias resistentes a antibióticospodem transmitir os traços de resistênciaa outras bactérias

Os fagos não têm tendência a cruzar abarreira entre espécies (há exceções)

Atributos que Favorecem a Fagoterapia

Problemas da Fagoterapia e Soluções

Problema 1. Variedade de hospedeiros e determinação da especificidade da terapia

•Ponto de debate: Os fagos possuem uma variedade limitada de hospedeiros, havendo o risco de não ser conhecida uma linhagem de fagos considerada eficiente para o tratamento de uma determinada infecção.

•Solução: Para pacientes em estado crítico deve ser usado um coquetel de fagos variados: 1) a bactéria patogênica deve ser isolada e submetida ao coquetel de fagos, para assegurar que uma das linhagens de vírus irá causar a lise bacteriana; ou 2) deve-se desenvolver fagos “multivalentes” que sejam capazes de lisar todas ou a maioria das linhagens bacterianas pertencentes a uma determinada espécie.

Problema 2. Fragmentos bacterianos presentes em preparações de fagos

•Ponto de discussão: Injeções de endotoxinas e outros fragmentos bacterianos a intervalos regulares podem ser fatais ao paciente.

•Solução: Tecnologias modernas como a centrifugação por densidade, bandeamento e outros métodos de purificação.

Problema 3. Tentativas de remover a bactéria patogênica das preparações terapêuticas

•Ponto de discussão: Para obter preparações com fagos livres de bactérias vivas antigamente adicionava-se mercúrio e/ou agentes oxidantes ou aquecia-se as preparações sem observar, posteriormente, se os fagos continuavam vaiáveis.

•Solução: Filtração estéril. Se agentes químicos precisarem ser utilizados, refazer uma titulação da preparação com fagos para certificar se eles ainda continuam viáveis.

Problema 4. Rápida eliminação dos fagos pelo corpo

•Ponto de discussão: Como os fagos são proteínas estranhas ao corpo humano a tendência é que eles sejam rapidamente erradicados da corrente sangüínea pelo baço, fígado e outros órgãos filtradores do sistema retículo-endotelial (órgãos RES).

•Solução: Encontrar linhagens de fagos que fossem inativadas mais lentamente e que, portanto, permanecessem por mais tempo na circulação.

Problema 5. Lisogenia

•Ponto de discussão: A habilidade dos genomas de alguns fagos de se integrar ao cromossomo bacteriano foi descoberta em 1950. Provavelmente, quando a fagoterapia teve início, o uso de linhagens de fagos lisogênicos não permitia a completa eficácia do tratamento.

•Solução: Uso apenas de fagos líticos selecionados a partir de seqüenciamento de fagos que sejam possíveis candidatos para uso clínico, procurando em seu genoma, entre outros itens, regiões de homologia com os genes que “comandem” o ciclo lítico.

Problema 6. Anticorpos contra os fagos

•Ponto de discussão: Em tratamentos de patogenias bacterianas crônicas ou em tratamentos de uma infecção bacteriana recorrente, os anticorpos neutralizadores podem reduzir o nível de adesão dos fagos administrados aos alvos bacterianos, diminuindo a eficácia do tratamento.

•Solução: No tratamento dessas doenças, pode-se administrar uma dose maior de fagos.

Perspectivas para Fagoterapia

• Necessidade do desenvolvimento de novas classes de agentes antibactericidas

• Novas classes não devem apresentar resistência pelos mesmos genes que conferem resistência bacteriana à antibióticos

• Os fagos apresentam atributos interessantes para o uso terapêutico: crescimento exponencial, capacidade de mutar diante da resistência bacteriana

Atributos Adicionais dos Fagos

• Especificidade com o Hospedeiro: importante os fagos não eliminarem outros tipo de bactéria, como as bactérias da flora intestinal

• Não parece causar efeitos colaterais ou mortes

• Engenharia Genética: utilização para regulação dos agentes considerando organismos recombinantes

• Co-terapia com antibióticos: menor chance de uma bactéria apresentar resistência ao antibiótico e ao fago simultaneamente

• Bactérias mutantes com resistência a antibióticos surgem uma a cada 106 divisões e a fagos surge uma a cada 107 divisões

Para ambas resistência seria uma a cada 1042

Michele Groenner Penna

Patrícia Araújo

Paula Santos

Raquel Loures Fontes