Fagoterapia

Denomina-se fagoterapia à terapêutica antibacteriana que usa bacteriófagos como agentes terapêuticos.

Os fagos oferecem algumas vantagens comparativamente à antibioterapia, como por exemplo o estarem presentes no habitat dos seus hospedeiros bacterianos. Os fagos não são uma terapêutica vulgarmente usada pois apresentam algumas dificuldades, como sejam a pureza insuficiente das preparações de bacteriófagos, uma fraca estabilidade e viabilidade dessas preparações fágicas e uma falta de entendimento da heterogenecidade e modo de acção dos fagos.

Os fagos podem modificar os seus ácidos nucleicos com a finalidade de escaparem a enzimas que a bactéria que infectam produzem e são capazes de destruir o ácido nucleico viral. Verificou-se, por exemplo, no fago λ existir uma substituição de citosina por 5-hidroximetilcitosina com esta função de escapar à destruição pelas enzimas bacterianas.

O DNA de T4 após a sua formação é bombeado para o interior da cabeça proteica do fago com dispêndio de energia. Após a entrada do DNA na cabeça, esta é selada, sendo então adicionadas as fibras da cauda e demais componentes do fago por automontagem.

O genoma fágico codifica 2 proteínas com propriedades de romperem as paredes celular e bacteriana, respectivamente holina e lisina.

Cada bactéria infectada é capaz de gerar 100 viriões num espaço de tempo de 25 minutos.

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Na multiplicação dos fagos operada dentro do seu hospedeiro, primeiro se expressam os genes antes da síntese de cópias de material genético viral, ao qual se segue a expressão dos genes intermediários com função de codificarem as proteínas estruturais e por fim se expressam os genes tardios que levam à síntese das lisinas, que têm como função a rotura da parede celular e assim permitir a libertação da progérie viral. Este é um processo contínuo, o que significa que simultaneamente à síntese das lisinas se processa a produção das proteínas estruturais com função de aderirem ao fago por forma a que quando se dá a lise celular, os viriões sejam libertados, bem como fragmentos de material genético, capsídeos e proteínas estruturais não infecciosas.

A existência de uma pequena troca de informação genética entre o fago e o seu hospedeiro pode levar a uma mudança na sua estrutura e funcionamento que origina um comportamento da célula hospedeira alterado, passando a que a célula hospedeira evidencie funções que apenas existem após a interrrelação entre fago e hospedeiro.

Ernest Hankin, em 1896, foi o primeiro a referir a existência de fagos. Apenas 2 décadas depois os bacteriófagos foram identificados como tendo potencial como agentes antibacterianos, tendo sido Twert e Herelle, em estudos separados, os cientistas responsáveis por este facto.

Os fagos podem ter 2 tipos de ciclos de vida: lítico e lisogénico. No ciclo lisogénico, o DNA do fago integra-se no DNA bacteriano formando o profago. O profago, que fica essencialmente inactivo, tem no entanto a capacidade de levar à codificação de um repressor que impede a síntese de enzimas de replicação de material genético e proteínas do capsídeo. Se a célula entra em processo de stress, o repressor deixa de actuar, entrando-se em fase lítica com sintetização de cópias de material genético do fago, suas proteínas estruturais e assim multiplicação viral com posterior lise celular e disseminação dos fagos.

As bactérias, apesar de serem hospedeiros naturais dos seus fagos específicos, desenvolveram defesas contra eles. A interacção entre os fagos e as bactérias tem um carácter invasivo e de predação. A bactéria, numa acção de defesa contra o fago, evita qualquer contacto com esses fagos acontecendo isto por meio de uma modificação dos receptores dos fagos na parede celular ou pela secreção de uma barreira que impede a adsorção do fago à bactéria. Esta barreira é constituída por uma camada, na parede bacteriana, com enzimas de restrição ou uma camada de muco capaz de acção antiaderente impeditiva da adsorção. Por sua vez os fagos, numa tentativa de sobrevivência, foram-se adaptando por forma a superar aquelas defesas da bactéria.

Os fagos causaram uma variante específica que permite que a capacidade de replicação em células da mesma linhagem melhore. Pelo contrário a capacidade de replicação é mais restricta em células de estirpe diferente.

O mecanismo clássico restritivo dos fagos é a clivagem endonucleotídica do DNA do fago quando não é especificamente metilado em locais determinados.

No final do ciclo de crescimento dos fagos no seu hospedeiro, o DNA do fago é metilado nos locais de reconhecimento específico para o adaptar ao sistema específico de DNA do hospedeiro, tornando-se assim capacitados para infecção de outros hospedeiros possuidores do mesmo DNA do sistema restrição-modificação. A modificação do DNA controlado do hospedeiro, é a forma de superar a restrição do DNA, mais importante. Quando uma célula com DNA de diferente sistema de restrição de modificação é infectada por um fago, o DNA deste fago é restrito/restringido visto a sua metilação não está nas sequências do DNA reconhecidas pelo sistema.

A restrição e modificação dos fagos também podem se dar por mecanismo envolvendo a modificação das proteínas e não do DNA.

Vários são os factores capazes de interferir no ciclo de vida dos fagos e estes factores se agrupam em factores físico-químicos, nomeadamente acidez, salinidade e concentração de iões.

Estes factores são capazes de inactivar um fago por causarem uma supressão dos elementos estruturais ( cabeça, cauda e envelope ), por perda de lípidos e/ou DNA e por alterações estruturais.

O sistema imunitário é o principal obstáculo natural humano ao uso dos fagos pela possível rápida inactivação dos fagos por aquele sistema imunitário. Na tentativa de fuga a este sistema imunitário, os fagos, de modo natural ou por engenharia genética, têm produzido moléculas peptídicas, capazes de antagonizar a acção do sistema imunitário, localizadas no capsídeo do fago e que impedem a inactivação viral, sendo esses peptídeos umas moléculas antagonistas das vias do complemento, as interleucinas e outras citosinas bem como proteínas glicosiladas e factores de inibição.

A inactivação dos fagos por acção da pressão é obtida por interrupção das funções celulares responsáveis pela reprodução e sobrevivência dos fagos e atingem principalmente a cápside do fago com uma desestabilização do envelope viral ou da estrutura proteica do cápside, dos receptores utilizados na adsorção e na degradação de algumas proteínas do fago, isto é, a pressão inactiva os vírus por lhes alterar a estabilidade das proteínas da cápside viral com consequente perda de reconhecimento, por parte do fago, e ligação aos receptores que se encontram na superfície da célula hospedeira.

A frequência de mutação dos fagos é superior à frequência de mutações das bactérias, o que faz com que os fagos consigam rapidamente ultrapassar qualquer mecanismo de defesa que a bactéria tenha desenvolvido contra o fago.