Cientistas estão construindo vírus do zero para combater superbactérias

Em um novo PNAS estudo, cientistas da New England Biolabs (NEB®) e da Universidade de Yale relatam o primeiro sistema totalmente sintético para engenharia de bacteriófagos direcionados Pseudomonas aeruginosauma bactéria altamente resistente a antibióticos que representa um sério risco mundial. A abordagem depende da plataforma Golden Gate Assembly (HC-GGA) de alta complexidade do NEB, que permite aos pesquisadores projetar e construir fagos usando dados digitais de sequência de DNA em vez de depender de amostras de vírus existentes.

Usando esse sistema, a equipe construiu um P. aeruginosa fago de 28 fragmentos de DNA sintético. Eles então programaram o vírus com novas capacidades, introduzindo mutações pontuais, bem como inserções e exclusões de DNA. Essas mudanças permitiram que os pesquisadores trocassem os genes das fibras da cauda para alterar quais bactérias o fago poderia infectar e adicionar marcadores fluorescentes que tornavam as infecções visíveis em tempo real.

“Mesmo no melhor dos casos, a engenharia de bacteriófagos tem sido extremamente trabalhosa. Os pesquisadores passaram carreiras inteiras desenvolvendo processos para projetar modelos específicos de bacteriófagos em bactérias hospedeiras”, reflete Andy Sikkema, coautor do artigo e cientista pesquisador do NEB. “Este método sintético oferece avanços tecnológicos em simplicidade, segurança e rapidez, abrindo caminho para descobertas biológicas e desenvolvimento terapêutico”.

Construindo fagos a partir de DNA digital

Com a plataforma Golden Gate Assembly do NEB, os cientistas podem montar um genoma inteiro de fago fora da célula usando DNA sintético, incorporando todas as alterações genéticas planejadas durante a construção. Uma vez montado, o genoma é introduzido em uma cepa de laboratório segura, onde se torna um bacteriófago ativo.

Esta estratégia evita muitos obstáculos de longa data na investigação de fagos. As abordagens tradicionais dependem da manutenção de amostras físicas de fagos e do uso de bactérias hospedeiras especializadas, o que pode ser especialmente desafiador quando se trabalha com vírus que infectam patógenos humanos perigosos. O novo método também elimina a necessidade de repetidas rodadas de triagem ou edições genéticas passo a passo dentro de células vivas.

Por que a montagem Golden Gate faz a diferença

Ao contrário de outras técnicas de montagem de DNA que combinam menos fragmentos, mas mais longos, a Golden Gate Assembly usa segmentos de DNA mais curtos. Esses pedaços mais curtos são mais fáceis de produzir, menos tóxicos para as células hospedeiras e menos propensos a conter erros. O método também funciona bem com genomas de fagos que contêm sequências repetidas ou conteúdo extremo de GC, que muitas vezes complicam a montagem do DNA.

Ao simplificar o processo e expandir o que é tecnicamente possível, esta abordagem amplia significativamente o potencial de desenvolvimento de bacteriófagos como terapias direcionadas contra infecções resistentes a antibióticos.

A colaboração transforma ferramentas em terapias

O desenvolvimento deste rápido sistema de engenharia de fagos sintéticos surgiu de uma estreita colaboração entre cientistas do NEB e pesquisadores de bacteriófagos da Universidade de Yale. Os pesquisadores do NEB passaram anos refinando o Golden Gate Assembly para que pudesse lidar de forma confiável com grandes alvos de DNA feitos de muitos fragmentos. Os pesquisadores de Yale reconheceram que essas ferramentas poderiam abrir novas possibilidades na biologia dos fagos e procuraram explorar aplicações mais ambiciosas.

Os cientistas do NEB primeiro otimizaram o método usando um vírus modelo bem estudado, Escherichia coli fago T7. A partir daí, equipes colaborativas expandiram a técnica para fagos não-modelo que têm como alvo algumas das bactérias mais resistentes a antibióticos conhecidas.

Um estudo relacionado usando a mesma abordagem Golden Gate para criar conteúdo de alto GC Micobactéria fagos foi publicado na PNAS em novembro de 2025 em colaboração com o Hatfull Lab da Universidade de Pittsburgh e a Ansa Biotechnologies. Em outro exemplo, pesquisadores da Universidade Cornell fizeram parceria com o NEB para criar fagos T7 geneticamente modificados que funcionam como biossensores para detectar E. coli na água potável, descrito em um estudo da ACS de dezembro de 2025.

“Meu laboratório constrói ‘martelos estranhos’ e depois procura os pregos certos”, disse Greg Lohman, investigador principal sênior do NEB e coautor do estudo. “Neste caso, a comunidade da terapia fágica nos disse: ‘Esse é exatamente o martelo que estávamos esperando.'”