Cientistas chocados ao descobrir que a E. coli se espalha tão rápido quanto a gripe suína

Pela primeira vez, investigadores do Instituto Wellcome Sanger, da Universidade de Oslo, da Universidade de Helsínquia, da Universidade Aalto, na Finlândia, e dos seus colaboradores conseguiram estimar a eficiência com que uma pessoa pode transmitir bactérias intestinais a outras. Este tipo de cálculo, que mede as taxas de transmissão, já foi possível principalmente para vírus.

Rastreando Cepas Perigosas em Populações

O estudo, publicado hoje (4 de novembro) em Comunicações da Naturezaexaminou três principais E. coli cepas que circulam no Reino Unido e na Noruega. Duas dessas cepas são resistentes a diversas classes comuns de antibióticos. São também as causas mais frequentes de infecções do trato urinário e da corrente sanguínea em ambos os países. Os investigadores sugerem que uma melhor monitorização destas estirpes poderia orientar as respostas de saúde pública e ajudar a prevenir surtos de infecções difíceis de tratar.

No longo prazo, obter informações sobre os fatores genéticos que ajudam E. coli a propagação poderia levar a terapias mais direcionadas e reduzir a dependência de antibióticos de amplo espectro. A abordagem desenvolvida neste estudo também poderia ser adaptada para investigar outros patógenos bacterianos e melhorar estratégias para o manejo de infecções invasivas.

E. coli é uma das principais causas de infecções em todo o mundo.¹ Embora a maioria das cepas sejam inofensivas e normalmente habitem o intestino, as bactérias podem entrar no corpo por meio de contato direto, como beijos, ou por meios indiretos, como superfícies compartilhadas, alimentos ou espaços residenciais. Quando E. coli se desloca para áreas como o trato urinário, pode causar doenças graves, incluindo sepse, especialmente em pessoas com sistema imunológico enfraquecido.

A resistência aos antibióticos tornou estas infecções ainda mais preocupantes. No Reino Unido, mais de 40 por cento dos E. coli infecções da corrente sanguínea são agora resistentes a um antibiótico importante,² refletindo uma tendência global de aumento dos níveis de resistência.

Aplicando métricas de transmissão de estilo viral a bactérias

Os cientistas costumam descrever o quão infeccioso é um patógeno usando o número básico de reprodução, conhecido como R0. Este número estima quantos novos casos uma única pessoa infectada pode causar. Geralmente é aplicado a vírus e ajuda a prever se um surto irá se expandir ou diminuir. Até agora, os investigadores não conseguiram atribuir um valor R0 às bactérias que normalmente colonizam o intestino, uma vez que muitas vezes vivem no corpo sem provocar doenças.

Para superar isso, a equipe combinou dados do UK Baby Biome Study com informações genômicas de E. coli programas de vigilância de infecções da corrente sanguínea no Reino Unido e na Noruega, previamente compilados pelo Wellcome Sanger Institute.

Usando uma plataforma de software chamada ELFI³ (Engine for Likelihood-Free Inference), os pesquisadores construíram um novo modelo capaz de estimar R0 para os três principais E. coli cepas estudadas.

Os seus resultados mostraram que uma estirpe específica, conhecida como ST131-A, pode espalhar-se entre as pessoas tão rapidamente como alguns vírus que causaram surtos globais, incluindo a gripe suína (H1N1). Isto é particularmente impressionante porque E. coli não se espalha através de gotículas transportadas pelo ar como os vírus da gripe.

As outras duas cepas estudadas, ST131-C1 e ST131-C2, são resistentes a múltiplas classes de antibióticos, mas se espalham muito mais lentamente entre indivíduos saudáveis. No entanto, em hospitais e outros ambientes de cuidados de saúde, onde os pacientes são mais vulneráveis ​​e o contacto é frequente, estas estirpes resistentes podem propagar-se através das populações muito mais rapidamente.

Compreendendo R0 para bactérias

Atribuir um valor R0 às bactérias abre a porta para uma compreensão mais clara de como as infecções bacterianas se espalham. Também ajuda a identificar quais as estirpes que representam a maior ameaça e pode informar estratégias de saúde pública para proteger melhor as pessoas com sistemas imunitários comprometidos.

Fanni Ojala, M.Sc., co-autor da Universidade Aalto, na Finlândia, explicou: “Ao ter uma grande quantidade de dados recolhidos sistematicamente, foi possível construir um modelo de simulação para prever R0 para E. coli. Até onde sabemos, esta não foi apenas a primeira vez E.coli, mas uma novidade para qualquer bactéria que vive em nosso microbioma intestinal. Agora que temos este modelo, poderá ser possível aplicá-lo a outras estirpes bacterianas no futuro, permitindo-nos compreender, rastrear e, esperançosamente, prevenir a propagação de infecções resistentes a antibióticos.”

Trevor Lawley, líder de grupo do Wellcome Sanger Institute e co-líder do UK Baby Biome Study, que não esteve envolvido nesta pesquisa, observou: “E. coli é uma das primeiras bactérias que podem ser encontradas no intestino de um bebé e, para compreender como as nossas bactérias moldam a nossa saúde, precisamos de saber por onde começamos – e é por isso que o estudo do Bioma Baby no Reino Unido é tão importante. É ótimo ver que os dados do nosso estudo sobre o bioma bebê no Reino Unido estão sendo usados ​​por outros para descobrir novos insights e métodos que, esperamos, beneficiarão a todos nós”.

Uma nova lente sobre genética bacteriana

O professor Jukka Corander, autor sênior do Instituto Wellcome Sanger e da Universidade de Oslo, acrescentou: “Ter o R0 para E. coli permite-nos ver a propagação de bactérias através da população com muito mais detalhes e compará-la com outras infecções. Agora que podemos ver a rapidez com que algumas destas estirpes bacterianas se espalham, é necessário compreender os seus fatores genéticos. Compreender a genética de estirpes específicas pode levar a novas formas de diagnosticar e tratar estas estirpes em ambientes de saúde, o que é especialmente importante para bactérias que já são resistentes a vários tipos de antibióticos”.

O sucesso deste estudo baseou-se em extensos dados genómicos do Reino Unido e da Noruega, todos sequenciados no Instituto Wellcome Sanger. Esses dados em grande escala permitiram identificar detalhadamente os padrões de transmissão. Os conjuntos de dados originaram-se de estudos anteriores publicados em O Micróbio Lanceta,^4,5 que lançou as bases para o avanço da modelagem alcançado nesta nova pesquisa.

Notas

1. Colaboradores da Resistência Antimicrobiana. (2022) ‘Carga global da resistência bacteriana aos antimicrobianos em 2019: uma análise sistemática.’ A Lanceta. DOI: 1016/S0140-6736(21)02724-0
2. Agência de Segurança Sanitária do Reino Unido. Novos dados mostram 148 infecções graves resistentes a antibióticos por dia em 2021. Disponível em:
3. ELFI pode ser encontrado:
4. RA Gladstone, e outros. (2021) ‘ Emergência e disseminação da resistência antimicrobiana em Escherichia coli causando infecções da corrente sanguínea na Noruega em 2002-17: um estudo genômico da população microbiana longitudinal e nacional’ Lanceta Micróbio. DOI: 10.1016/S2666-5247(21)00031-8.
5. AK Pontinen, e outros. (2024) ‘Modulação do sucesso de clones multirresistentes em populações de Escherichia coli: um estudo de coorte longitudinal, multinacional, genômico e de uso de antibióticos’ Lanceta Micróbio. DOI: 10.1016/S2666-5247(23)00292-6.