Resumo de Palestras
Paula Ristow (IBIO / UFBA)
Do tubo ao hospedeiro: diferentes abordagens do estudo de biofilme de Leptospira.
A leptospirose é uma importante doença infectocontagiosa de distribuição global, causada por bactérias patogênicas do gênero Leptospira. Recentemente, descrevemos que leptospiras formam biofilmes in vitro e in vivo, em rins de ratos. Biofilmes são comunidades de microrganismos aderidos a uma superfície biótica ou abiótica e representam um mecanismo de virulência em infecções crônicas. Exemplos típicos de biofilme são a placa dentária e o biofilme causado por Pseudomonas aeruginosa em pacientes com fibrose cística. A caracterização de biofilmes de bactérias tem sido explorada como estratégia para o desenvolvimento de novas drogas e vacinas. Entretanto, pouco é conhecido sobre o biofilme formado por leptospiras e o seu papel na patogênese da leptospirose. Nosso grupo de pesquisa tem se dedicado ao estudo da biologia molecular e da patogênese relacionada a esse fenótipo, utilizando abordagens in vitro, genômica, transcriptômica, proteômica e in vivo. A análise genômica foi feita a partir da busca por genes envolvidos na formação de biofilme em outras bactérias. Com base nesses genes buscamos aqueles presentes no genoma de Leptospira, e dessa forma encontramos 28 genes candidatos com possível função na formação de biofilme por Leptospira. Através de análises do transcriptoma total de Leptospira biflexa (saprofítica), identificamos que vias metabólicas de replicação do DNA e de divisão celular estavam reguladas negativamente no biofilme maduro. Identificamos também uma grande reprogramação da expressão para genes envolvidos na motilidade, metabolismo de açúcares e lipídios; 13 fatores de virulência diferencialmente expressos; e genes relacionados ao altruísmo. Através da proteômica, buscamos diferenças de expressão proteica utilizando as técnicas de eletroforese unidimensional, Western-blot e espectrometria de massas. Na análise in vivo identificamos biofilme renal em ratos Wistar experimentalmente infectados (modelo animal crônico), através da co-localização de túbulos renais colonizados por leptospiras e túbulos marcados com Alcian blue pH 2,5, uma coloração seletiva para mucopolissacarídeos ácidos. Em reservatórios naturais Rattus norvegicus capturados em Salvador, Bahia, encontramos que aproximadamente um terço dos animais infectados tem biofilme renal, demonstrando que este fenótipo é comum na espécie. Realizamos microscopia eletrônica de varredura e transmissão com marcador vermelho rutênio, confirmando os resultados obtidos quanto à presença de biofilme com matriz composta por glicoproteínas, revelando ainda aspectos sobre a sua arquitetura e ultraestrutura. O estudo do biofilme sob aspectos moleculares, estruturais, histopatológicos e epidemiológicos aportará conhecimentos à biologia de leptospiras e à patogênese da leptospirose. Esperamos que nossos resultados possam fomentar novas estratégias de controle, prevenção e terapêutica para a doença.
Joice Neves Reis Pedreira (Fac. de Farmácia / UFBA)
Impacto dos programas de vacinação na epidemiologia da meningite bacteriana em Salvador, Bahia.
A meningite bacteriana é uma doença infecciosa grave com alto potencial epidêmico e capacidade de produzir sequelas. Apresenta altas taxas de morbidade e mortalidade, constituindo-se um importante problema de saúde pública de notificação compulsória para os três principais patógenos Haemophilus influenzae, Neisseria meningitidis e Streptococcus pneumoniae. Em agosto de 1999, o Ministério da Saúde intoduziu no Programa Nacional de imunizações (PNI) a vacina contra o Hemophilus influenzae tipo B, reduzindo 98% dos casos de meningite por este agente no país. Em 2010, duas novas vacinas foram incorporadas ao PNI, a vacina pneumocócica conjugada (PCV10) e a vacina meningocócica conjugada tipo C (MCV). Em Salvador, a MCV foi administrada em diferentes faixas etárias com o objetivo de conter a epidemia que ocorria na cidade. As campanhas de vacinação foram organizadas em finais de semanas em diferentes locais, obtendo uma cobertura de 92% em crianças menores de 5 anos, 80% entre jovens de 10-14 anos, 67% para jovens de 15-19 anos e 41% entre adultos de 20-24 anos. Cinco anos após a introdução da PCV10, houve uma redução geral de 47% na incidência de meningite pneumocócica em todas as faixas e de 77% para os casos devido aos sorotipos vacinais, com uma consecutiva mudança no perfil epidemiológico da meningite por S. pneumoniae com atual predominância de casos na população adulta. Considerando o amplo uso de vacinas restritas a poucos tipos capsulares, faz-se necessário um contínuo monitoramento do perfil epidemiológico da meningite bacteriana, para avaliar alterações advindas do programa de imunização, além de uma eventual substituição de tipos capsulares.
Gubio Soares Campos (ICS / UFBA)
Viroses emergentes em Salvador: Zika e Chikungunya
Os Arbovirus (Arthropod-borne vírus) são assim chamados pelo fato do seu ciclo de replicação ocorrer nos insetos, podendo ser transmitidos aos seres humanos. Existem mais ou menos 545 especies de arbovirus conhecidos, 150 causam doenças em seres humanos. O chikungunya é um vírus de RNA que pertence ao gênero Alfavirus e a família Togaviridae , O nome chikungunya deriva de uma palavra em Makonde, o idioma que fala o grupo étnico Makonde que vive no sudeste da Tazania e al norte de Mozambique. Significa “aquele que se curva”. O vírus foi isolado em uma epidemia na Tanzania em 1952-1953. Posteriormente ocorrerão brotes na Africa e Asia. Entre 2004 e 2006 aconteceram brotes importantes nas ilhas do Oceano Índico e nas ilhas reunião que se estima que ocorreram 500 mil casos. O ZIKA Virus um arbovirus do gênero flavivirus família Flaviviridae, filogeneticamente próximo ao vírus da dengue, ao vírus da febre amarela, ao Saint Louis ou ao vírus do Nilo Ocidental. É um vírus RNA com duas linhagens, uma Africana e uma Asiática. O vírus ZIKA foi isolado em 1947, na floresta Zika em Uganda. É endêmica no leste e oeste do continente africano. Em 2013 o vírus causa um surto importante na Polinésia Francesa disseminando a transmissão em diversas ilhas da Oceania. Foram registrados cerca de 10.000 casos.
Caroline Brandi Schlaepfer Sales (ICS / UFBA)
Perspectivas do uso terapêutico de probióticos orais
O interesse por estratégias terapêuticas alternativas e preventivas para as patologias que acometem o sistema estomatognático tem crescido nas últimas décadas, dentre elas destaca-se o uso de probióticos orais. Probióticos são microrganismos vivos que quando administrados em quantidade adequada podem trazer benefícios à saúde do hospedeiro. A Organização Mundial de Saúde (OMS) tem incentivado o uso terapêutico de probióticos, uma vez que o uso indiscriminado de antibióticos está relacionado a um aumento da resistência microbiana. Um dos princípios básicos para a aplicação de um microrganismo como um probiótico comercial é que este tenha a habilidade de aderir às células epiteliais e à película adquirida, assim como co-agregação. No microambiente bucal, existem mais de 700 espécies de microrganismos, organizados na forma de biofilmes multiespécie, incluindo inúmeras espécies comensais, àquelas que são toleradas pelo hospedeiro, portanto apresentam potencial de aplicação como probiótico. Os mecanismos pelos quais microrganismos comensais são tolerados pelos tecidos epiteliais ainda não estão completamente compreendidos, porém inúmeros estudos sugerem que envolve a modulação da resposta imune. Além disso, os microrganismos comensais interagem com receptores presentes na superfície da mucosa do hospedeiro, contribuindo para o insucesso de uma ocupação e proliferação de microrganismos patogênicos, assim como podem neutralizar produtos tóxicos. Os resultados de pesquisas clínicas são encorajadores, mas ainda é preciso compreender melhor a concentração e veículos mais adequados para as cepas de probióticos orais. Portanto, o uso terapêutico de probióticos para o tratamento e prevenção da cárie, doença periodontal, halitose, entre outras patologias bucais, precisa ser mais explorado.
Phellipe Arthur Santos Marbach (UFRB)
Bioprospecção de microrganismos
Jarros de vinho encontrados nas tumbas de faraós do antigo Egito são um bom exemplo para ilustrar o quão antigo é o uso que a humanidade faz da diversidade biológica para a produção de bioprodutos. Em um segundo momento, o conhecimento acumulado sobre bioprocessos, compostos bioativos e mecanismos de ação de biomoléculas, diminuiu a importância da casualidade no desenvolvimento de novos bioprodutos. Passamos então a fazer buscas cada vez mais dirigidas por novos bioprocessos e biomoléculas de importância biotecnológica. Atualmente, Chamamos isso de bioprospecção. Em geral, biomoléculas de importância biotecnológica são oriundas do metabolismo secundário e sua produção está restrita a um ou poucos taxas filogeneticamente relacionados. Isto mostra que um amplo conhecimento e registro da biodiversidade é uma ferramenta facilitadora da bioprospecção. A descoberta dos antibióticos é um exemplo ilustrativo. O advento das ômicas associadas com ferramentas da bioinformática abriu novas fronteiras para a bioprospecção, expandindo as possibilidades de engenheiramento de vias biossintéticas visando a produção de novas variações ou mesmo novas biomoléculas de interesse industrial. Neste cenário, o conhecimento da evolução e da diversidade gênica é uma ferramenta útil para a descoberta de novos genes ou vias biossintéticas relacionadas com a produção de biomoléculas desconhecidas e com aplicação biotecnológica.
Federico Costa (ICS / UFBA)
Ratos reservatórios da leptospirose: impacto ambiental e fatores de risco
A leptospirose, uma zoonose causada por uma espiroqueta, tem emergido como um importante problema de saúde pública. No Brasil, importantes epidemias acontecem a cada ano em comunidades carentes durante o período de chuvas. Nestas comunidades o principal reservatório é o Rattus norvegicus (rato de esgoto). Uma das principais necessidades em pesquisa é entender a dinâmica da transmissão da leptospirose, para poder identificar novas estratégias de prevenção nas comunidades carentes. Neste trabalho desenvolvemos estudos eco-epidemiológicos de ratos e reservatórios naturais com estudos prospectivos de coorte em residentes de uma comunidade carente na cidade de Salvador, Brasil. Assim, estabelecemos progressivamente ligações epidemiológicas entre a leptospirose nos roedores reservatórios até o risco de infecção nos humanos residentes nestes ambientes urbanos. Os resultados obtidos neste trabalho subsidiam ações dos programas do controle da leptospirose executados pelos Centros de Controle de Zoonoses (SUS) através da identificação de novas estratégias de intervenção, as quais a sua vez, esperamos, forneceram um amplo impacto na população, especialmente nas comunidades carentes urbanas.
Pedro Milet Meirelles (UFRJ)
Abordagem integrada para o estudo de sistemas microbianos marinhos
Os microrganismos marinhos desempenham papeis fundamentais, dentre eles: são os principais produtores primários do planeta, são responsáveis pela ciclagem de nutrientes e são simbiontes e patógenos. Recentemente estudos mostrando as relações entre os microrganismos marinhos e os seus ambientes, de modo sistêmico, tem se tornado fundamental para uma compreensão integrada dos mesmos. Apresentarei resultados de dois estudos realizados no Brasil utilizando essa abordagem integrada. No primeiro estudo, caracterizamos as comunidades procarióticas de uma ampla área do Oceano Atlântico Sul, onde encontramos um grande endemismo de sequências de DNA. Encontramos que as comunidades microbianas de massas d’água profundas são altamente semelhantes, sugerindo que elas tenham atributos microbiológicos similares, ao contrário do conhecimento de que as massas d’água são barreiras para a dispersão microbiana. Propusemos uma melhoria da definição clássica de massas de água, baseada na temperatura e salinidade, para uma que contemple componentes de ecologia microbiana. No segundo estudo, caracterizamos os ambientes mesofóticos da Cadeia Vitória-Trindade (CVT) por meio de uma abordagem holística envolvendo a química da água, abundância e diversidade microbiana, cobertura bentônica e comunidade de peixes. Os sistemas heterogêneos dos montes submarinos da CVT sustentam uma alta biodiversidade e desempenham papéis ecológicos importantes na manutenção da saúde do sudoeste do Oceano Atlântico. Encontramos que os montes submarinos da CVT podem ter efeito direto na abundância e diversidade microbiana da coluna d’água adjacente, assim como na saúde dos corais. Para lidar com tamanha quantidade e diversidade de dados (comunidades bentônicas e de peixes, química da água e metagenômica), desenvolvemos o BaMBa (Brazilian Marine Biodiversity database), um banco de dados de acesso aberto que possibilita a integração, compartilhamento e publicação de conjuntos de dados de sistemas marinhos.
Thiago Bruce Rodrigues (FTC)
Potencial bacteriano para produção de bioenergia
O avanço das técnicas moleculares tem permitido o acesso ao conteúdo genético de organismos marinhos. Isso tem permitido uma análise aprofundada do seu conteúdo genético, expandindo nossa compreensão do potencial metabólico destes microrganismos. O sequenciamento de alta vazão tem sido uma ferramenta poderosa para a avaliação do potencial metabólico de comunidades microbianas. A utilização de abordagens genômica e metagenômica têm se mostrado muito promissoras no que diz respeito à exploração da diversidade microbiana marinha para a inovação de biocombustíveis. Portanto, a exploração dos recursos genéticos microbianos se mostra promissora para o desenvolvimento de alternativas aos atuais padrões de produção de combustível. Pesquisas estão sendo realizadas para permitir novas formas sustentáveis de produção de biocombustíveis. Sendo assim, a demanda por combustível pode ser satisfeitas através da inovação pela exploração da diversidade microbiana. Essa palestra irá contextualizar a importância da produção de bioenergia na atualidade e trazer exemplos de como a biodiversidade microbiana pode ser explorada na busca de energia sustentável em um futuro próximo.
Luiz Carlos Júnior Alcântara (CPqGM / Fiocruz)
Novas perspectivas para o uso da bioinformática no desenvolvimento de vacinas antivirais
A região conhecida como pX na terminação 3' no genoma do vírus linfotrófico da células-T humana do tipo-1 (HTLV-1) possui quatro janelas de leitura sobrepostas que codificam proteínas regulatórias. HTLV-1 ORF-I produz a proteína p12 e sua clivagem produz p8. As funções destas proteínas têm sido relacionadas a evasão imune, infectividade viral e persistência. Avaliamos se mutações naturais em HTLV-1 ORF-I pode influenciar a carga proviral e manifestação clínica da doença neurológica HAM/TPS, buscando candidatos de vacina. Para isso, analisamos 1,530 sequências da HTLV-1 ORF-I de diferentes clones provenientes de 156 pacientes com diagnóstico positivo ou negativo para HAM/TPS e demonstramos que algumas mutações podem estar relacionadas com o resultado da HAM/TPS (C39R, L40F, P45L, S69G and R88K) ou com a carga proviral (P34L and F61L). A infecção HTLV-1 não necessariamente implica no desenvolvimento de processos patológicos e não se sabe o que determina a manifestação da doença em um indivíduo infectado. Algumas mutações analisadas neste trabalho estão localizadas em domínios funcionais da ORF-I e uma associação entre várias mutações e o desenvolvimento de HAM/TPS com o alto nível de carga viral foram identificados. Estes resultados nos darão suporte para o nosso projeto de vacina de HTLV-1.
Marcelo Santos Castilho (Faculdade de Farmácia / UFBA)
Novas abordagens no tratamento de infecções microbianas
Apesar da resistência bacteriana representar uma ameaça à saúde pública e à economia mundial, o investimento das indústrias farmacêuticas no desenvolvimento de novos antibacterianos tem sido cada vez menor. Entre os fatores que explicam esse cenário destaca-se o fato dos fármacos desenvolvidos através das metodologias clássicas gerarem uma pressão evolutiva sobre os microorganismos, o que, inevitavelmente, leva a seleção de cepas resistentes. Uma alternativa para contornar esse problema passa pela compreensão mais detalhada o processo de infecção e desenvolvimento de resistência. Nessa perspectiva, via bioquímicas relacionadas com a percepção da densidade celular (quorum sensing) e com a biossíntese de fatores de virulência são consideradas como alvos inovadores para o desenvolvimento de agentes terapêuticos. Nessa palestra, serão discutidos avanços recentes na identificação de moduladores de fatores de virulência de Staphylococcus aureus e como essa abordagem está sendo empregada na identificação de moléculas que inibem a produção de fatores de virulência de Pseudomonas aeruginosa.
Soraya Castro Trindade (UEFS)
Infecção periodontal e asma grave: existe relação?
A asma é um problema de saúde pública e é considerada de difícil controle, mesmo havendo atualmente tratamento efetivo. Apesar da minoria dos pacientes asmáticos apresentarem a forma grave da doença, grandes gastos públicos tem sido direcionado ao seu controle. Recentemente, alguns estudos têm demonstrado a influência das doenças periodontais na asma. O acúmulo de bactérias na superfície dental, formando o chamado biofilme microbiano ou placa bacteriana, origina a inflamação das gengivas e é uma das principais causas da periodontite. A doença periodontal parece contribuir para o estabelecimento de infecções do trato respiratório, seja por aspiração de organismos patogênicos, seja pela sensibilização do epitélio desencadeado por reações imunes sistemicamente. Dentre os componentes do sistema imunológico, as metaloproteinases (MMPs) são responsáveis pela quebra do colágeno, e são encontradas em níveis elevados durante o processo de destruição periodontal. Da mesma forma, essas enzimas são associadas com remodelação brônquica em indivíduos com asma grave. Assim, existe uma plausibilidade biológica coerente que liga a infecção periodontal e a asma grave. O presente estudo pretende contribuir para a confirmação dessa plausibilidade testando polimorfismos em genes das MMPs: MMP-1 (rs1799750), MMP-8 (rs11225395) e MMP-9 (rs3918242) em indivíduos com asma grave e periodontite, assim como com a identificação em biofilme subgengival dos principais periodontopatógenos (Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia, Aggregatbacter actinomycetencomitans, Tannerela forshytia e Treponema denticola) e dosagem de IgG anti- Porphyromonas gingivalis também no biofilme desses pacientes.
Marcos Malta dos Santos (Instituto de Química / UFBA)
“Self-assembly" de materiais inorgânicos em estruturas biológicas: inspiração na natureza para o desenvolvimento de novos materiais funcionais
Nessa apresentação será discutida a utilização de microrganismos como “biotemplate” para fabricação de materiais bio-híbridos com morfologias complexas. Materiais com complexidade na forma (caracterizados por curvas, poros, espirais, etc.) apresentam inerente multifuncionalidade, podendo ser aplicados em várias áreas como catálise, sensores e armazenamento de energia. Pretende-se apresentar algumas ideias sobre biomimética e biomimetismo, avançando, em seguida, sobre a formação e propriedades de nanomateriais e o conceito de automontagem. Serão apresentados alguns resultados de nosso grupo de pesquisa na formação de materiais que imitam a morfologia de fungos filamentosos e algumas aplicações desses novos materiais.
Luís Gustavo Carvalho Pacheco (ICS / UFBA)
Genômica funcional de microrganismos e aplicações da Biologia Sintética
Desde as emblemáticas publicações das sequências genômicas completas das bactérias Haemophilus influenzae (em 1995 por grupos internacionais) e, em especial, da bactéria Xylella fastidiosa em 2000, já se vislumbrava uma enorme aplicabilidade da pesquisa Genômica na área de estudos de microrganismos no Brasil. Contudo, foi somente a partir do ano de 2005, quando surgiram no mercado os primeiros equipamentos de seqüenciamento de DNA de nova geração, que a pesquisa Genômica realmente passou a ser acessível para os mais diversos grupos de pesquisa. Os novos equipamentos para análise de DNA reduziram de forma considerável os custos e o tempo para se obter seqüenciamentos de qualidade. Os avanços nas tecnologias Genômicas foi também acompanhado por um rápido desenvolvimento de metodologias que permitem a realização de estudos funcionais, incluindo métodos avançados de análises Proteômicas. Os resultados da aplicação conjunta destas poderosas metodologias analíticas na pesquisa científica voltada ao estudo de microrganismos já têm sido comprovados por um número enorme de artigos científicos publicados em jornais especializados, além de patentes e até mesmo produtos na área de inovação biotecnológica. Acompanhando os avanços substanciais na área de Genômica, a pesquisa com microrganismos também tem incorporado crescentes contribuições da área emergente de Biologia Sintética. Os potenciais impactos sócio-econômicos das pesquisas nesta nova área já têm se evidenciado em exemplos como o do lançamento comercial, em 2013, da droga antimalárica artemisinina semi-sintética produzida em microrganismos, considerada o primeiro triunfo do nascente campo de investigação. Apesar de ter sido recentemente listada dentre as principais “tecnologias portadoras do futuro”, a área ainda é incipiente no Brasil. Neste seminário serão discutidas diferentes estratégias de estudo na área de genômica funcional de microrganismos, bem como suas potenciais aplicações. Além disso, será também abordado o emprego da Biologia Sintética para otimização da expressão de proteínas recombinantes de interesse biotecnológico em sistemas bacterianos.