Por: Prof. Dr. Roberto Badaró, professor titular da Universidade SENAI CIMATEC e Dra. Danielle Devequi, pesquisadora do SENAI CIMATEC

Introdução

A resistência antimicrobiana de Klebsiella pneumoniae, especialmente entre isolados multirresistentes (MDR) e extensivamente resistentes (XDR), representa um desafio crescente para a saúde pública. Embora fagos sejam alternativas promissoras, sua aplicação clínica ainda é limitada pela baixa amplitude de hospedeiros e pela rápida emergência de resistência bacteriana. Dentro desse contexto, pesquisas recentes têm buscado desenvolver estratégias inovadoras para ampliar o potencial terapêutico dos bacteriófagos, incluindo abordagens baseadas em evolução experimental para aprimorar sua eficácia e seu espectro de atuação.

Proposta

O trabalho buscou avaliar se bacteriófagos que apresentaram atividade inicial limitada contra K. pneumoniae poderiam evoluir, em laboratório, para ampliar seu espectro de ação (lise) e apresentar melhor capacidade de inibir isolados clínicos MDR e XDR. A pesquisa utilizou dois fagos com host range modesto (Ace e APV) e testou se a coevolução prolongada com hospedeiros clínicos poderia gerar variantes mais eficientes e com maior relevância terapêutica.

Metodologia

Os fagos foram cocultivados com diferentes isolados clínicos de K. pneumoniae por 30 dias consecutivos, sob a multiplicidade de infecção (MOI) 10, em condições controladas. A cada três dias, alíquotas eram transferidas para meio fresco, mantendo a pressão seletiva contínua entre fago e hospedeiro. Após o período de coevolução, os fagos foram isolados, purificados e comparados às versões ancestrais por meio de:

• Ensaios de host range (spot test em 59 isolados clínicos);
• Ensaios de cinética ao longo de 72h;
• Sequenciamento genômico para identificar mutações associadas ao ganho de função, com ênfase em proteínas estruturais como tail fibers e baseplates, responsáveis pelo reconhecimento bacteriano.

Resultados

Os fagos evoluídos apresentaram:

• Expansão significativa do host range, incluindo novos sorotipos previamente resistentes;
• Maior capacidade de supressão de crescimento de K. pneumoniae ao longo de 72h, superando de forma consistente seus ancestrais em 10 de 12 experimentos;
• Atividade ampliada contra isolados MDR, XDR e até CRE, com supressão estatisticamente significativa em 75% das cepas testadas;
• Mutações concentradas em proteínas de cauda, especialmente na tail fiber adhesin, sugerindo que a evolução do reconhecimento do hospedeiro foi determinante para o ganho de função.

Conclusão

O estudo demonstra que a evolução experimental pode transformar fagos inicialmente limitados em variantes altamente eficazes contra isolados clínicos resistentes de K. pneumoniae. O protocolo de 30 dias produziu fagos com host range ampliado, maior capacidade de inibição do crescimento bacteriano e alterações genômicas consistentes com adaptação ao hospedeiro. Esses resultados reforçam o potencial de estratégias evolutivas para acelerar o desenvolvimento de fagos terapêuticos direcionados a patógenos críticos da lista ESKAPEE e representam um avanço importante para a fagoterapia personalizada.

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-66062-7