A robótica e a genética: unir forças para explorar a Fusarium
A robótica e a genética: unir forças para explorar a Fusarium
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São simultaneamente agentes patogénicos temidos e uma fonte promissora de novos medicamentos - os fungos do género Fusarium. Espalhados por todo o mundo, podem causar infecções potencialmente fatais. Ao mesmo tempo, produzem uma grande diversidade de produtos naturais, oferecendo uma fonte largamente inexplorada de novos anti-infecciosos. O novo projeto de investigação FUSION no Leibniz-HKI está a enfrentar este duplo desafio, combinando a investigação genética sobre fungos com a descoberta de medicamentos assistida por robôs. Para o projeto, os dois grupos de investigação júnior liderados por Slavica Janevska e Luzia Gyr estão a reunir os seus conhecimentos para desenvolver novas estratégias contra espécies patogénicas de Fusarium e para desbloquear o potencial destes fungos para a descoberta de novos compostos.
Os fungos filamentosos do género Fusarium pertencem ao grupo raro dos chamados agentes patogénicos trans-domínio: podem infetar plantas, animais e seres humanos. Representam um risco significativo, especialmente para os doentes imunocomprometidos, mas também podem causar infecções da superfície do corpo em indivíduos saudáveis. A Organização Mundial de Saúde (OMS) classificou, por isso, as espécies de Fusarium como agentes patogénicos particularmente problemáticos.
"As infecções fúngicas estão a aumentar em todo o mundo, mas quase não existem novos medicamentos em desenvolvimento", explica a Dra. Luzia Gyr, que dirige o grupo de investigação júnior Descoberta de Anti-infecciosos Assistida por Robôs. "Isto torna ainda mais importante a descoberta de novas moléculas bioactivas e o estabelecimento de bases para futuras terapias." No caso do Fusarium, a sua pronunciada resistência natural complica ainda mais o tratamento. "São resistentes a muitos dos medicamentos antifúngicos normalmente utilizados", acrescenta a Dra. Slavica Janevska, diretora do grupo de investigação júnior (Epi-)Genetic Regulation of Fungal Virulence. "Há uma necessidade urgente de novas terapêuticas".
Ambos os investigadores lideram com êxito grupos de investigação júnior independentes. Através do FUSION, estão agora a reunir duas abordagens científicas complementares para descobrir novos agentes antifúngicos - visando o Fusarium, mas também os derivados do Fusarium.
Descoberta conjunta de novos compostos
O grupo de Gyr desenvolve métodos automatizados para testar sistematicamente produtos naturais e moléculas sintéticas quanto à sua atividade contra infecções fúngicas - incluindo compostos que são frequentemente ignorados pelos métodos convencionais. No centro deste trabalho está a plataforma robótica JenXplor, que permite experiências de rastreio de alto rendimento. "Com a nossa plataforma, podemos testar milhares de compostos em diferentes condições. Também implementamos novas abordagens experimentais que não são viáveis em configurações convencionais de laboratório", explica Gyr. E acrescenta: "Para o conseguir, desenvolvemos sistemas de teste e combinamos experiências automatizadas com uma análise de dados abrangente para identificar potenciais candidatos a medicamentos numa fase inicial".
No âmbito do FUSION, a sua equipa integrou, pela primeira vez, fungos filamentosos patogénicos para o homem na plataforma automatizada. O seu crescimento filamentoso e a formação de esporos colocam desafios específicos ao sistema, mas estes podem ser ultrapassados através da adaptação dos procedimentos. Os investigadores utilizam também a extensa biblioteca de produtos naturais do Leibniz-HKI. "O nosso objetivo é testar sistematicamente esta coleção contra o Fusarium", diz Gyr. "É possível que já contenha compostos que sejam eficazes contra estes fungos".
Janevska e a sua equipa investigam a base genética da virulência do Fusarium, bem como a biossíntese dos seus produtos naturais. Utilizando dados genómicos, identificam os chamados grupos de genes biossintéticos: os esquemas genéticos responsáveis pela produção de moléculas específicas. "Sabemos agora que muitos destes grupos de genes não estão activos em condições normais de laboratório", diz Janevska. "Modificando especificamente as condições de crescimento ou co-cultivando com outros microrganismos, pretendemos ativar estas vias metabólicas 'silenciosas' e assim revelar novos produtos naturais."
O Fusarium como um tesouro
Por mais perigosos que os fungos Fusarium possam ser, também parecem ser altamente promissores como fonte de novos compostos activos. Numerosas espécies produzem uma vasta gama dos chamados metabolitos secundários - compostos químicos que, na natureza, desempenham funções como a comunicação ou a defesa contra microrganismos concorrentes. "Estas moléculas podem constituir um valioso ponto de partida para novos medicamentos", afirma Janevska. "No entanto, este potencial está longe de ser totalmente explorado".
Ao combinar análise genética, conhecimentos microbiológicos e químicos e abordagens de rastreio automatizadas, o FUSION abre novas possibilidades nesta área. Por exemplo, diferentes condições de cultivo podem ser sistematicamente comparadas, ou novos isolados de fungos podem ser examinados - por exemplo, da região da Turíngia.
A interdisciplinaridade como chave
Ambos os líderes do grupo concordam que os desafios científicos em torno do Fusarium só podem ser enfrentados em conjunto. "O projeto é altamente interdisciplinar", diz Gyr. "Os nossos grupos trazem para a mesa diferentes perspectivas que se complementam na perfeição." Janevska também vê um grande potencial na colaboração: "Podemos aprender muito uns com os outros. A combinação das nossas competências abre-nos novos caminhos, tanto para compreender melhor a biologia das espécies de Fusarium como para desenvolver novas estratégias para as combater. É também valioso ter um parceiro de treino ao nível dos olhos quando se trata de desenvolver as nossas carreiras académicas".
A longo prazo, os investigadores pretendem não só identificar novos compostos activos, mas também estabelecer processos que possam ser aplicados a outros microrganismos. "Na melhor das hipóteses, descobriremos uma molécula com um modo de ação totalmente novo contra o Fusarium", diz Gyr. "Mas mesmo que um composto não seja adequado para a medicina humana, pode, por exemplo, ser utilizado na proteção das plantas."
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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