Bioprospecçâo de bactérias de origem ambiental e clínicas das Coleções Microbiológicas da Rede Paranaense (CMRP-Taxonline)

Abstract

Resumo: As bactérias multirresistentes (MDR) representa um desafio significativo para a saúde global, pois esses patógenos tornam ineficazes os antibióticos disponíveis e contribuem para o aumento das taxas de morbidade e mortalidade. Nesse contexto, o presente estudo examinou os perfis multirresistentes de sessenta e cinco isolados clínicos obtidos de um hospital universitário em Curitiba, Brasil, entre 2011 e 2021. O objetivo foi caracterizar as linhagens com perfil de resistência por meio da implementação de ensaios microbiológicos e moleculares, bem como da identificação das espécies por MALDI-TOF. De acordo com a definição fornecida pela Organização Mundial da Saúde (OMS), essas bactérias multirresistentes são identificadas como agentes causais prioritários que devem ser identificados e depositados em centros de coleta de referência. Para facilitar pesquisas futuras, as linhagens caracterizadas neste estudo foram depositadas no Centro de Coleções Microbiológicas da Rede Taxonline do Paraná (CMRP/Taxonline, https://www.cmrp-taxonline.com/). As bactérias patogênicas multirresistentes estudadas mostraram-se valiosas para pesquisas futuras, ressaltando a importância disso para a implementação de estratégias personalizadas e programas de administração de antibióticos contra bactérias multirresistentes. Além disso, o estudo examinou cepas de Streptomyces spp. isoladas de sedimentos marinhos na Ilha do Mel, Paraná, Brasil, que foram previamente identificadas como tendo potencial atividade antimicrobiana. Os isolados ambientais foram examinados por meio de testes de suscetibilidade in vitro, que demonstraram atividade antimicrobiana contra bactérias multirresistentes, incluindo cepas patogênicas Gram-positivas e Gram-negativas com vários mecanismos de resistência. No entanto, a espécie Streptomyces cavourensis CMRP6046 demonstrou um potencial antimicrobiano considerável. O genoma dessa espécie foi sequenciado em sua totalidade, o que levou à identificação de genes que supostamente codificam possíveis compostos antibacterianos. A análise revelou um número substancial de genes envolvidos na biossíntese de metabólitos secundários, indicando o potencial da S. cavourensis para a produção de novos compostos. Essas descobertas ressaltam a importância do Streptomyces spp. na busca de novos compostos antimicrobianos e destacam a necessidade de explorar a biodiversidade microbiana para aplicações biotecnológicas. Outras pesquisas devem se concentrar na ativação de genes biossintéticos e na utilização de perfis metabólicos para o desenvolvimento de estratégias inovadoras de combate à resistência antimicrobiana.

Abstract: The emergence of multidrug resistant (MDR) bacteria represents a significant challenge for global health, as these pathogens render available antibiotics ineffective and contribute to increased morbidity and mortality rates. In this context, the present study examined the multidrug resistant profiles of sixty-five clinical isolates obtained from a university hospital in Curitiba, Brazil, between 2011 and 2021. The objective was to characterize the strains with a resistance profile through the implementation of microbiological and molecular assays, as well as species identification by MALDI-TOF. In accordance with the definition provided by the World Health Organization (WHO), these multidrug resistant (MDR) bacteria are identified as priority causal agents that should be identified and deposited in reference collection centers. To facilitate future research, the strains characterized in this study have been deposited in the Center for Microbiological Collections of the Paraná Taxonline Network (CMRP/Taxonline, https://www.cmrp-taxonline.com/). The multidrug resistant pathogenic bacteria studied proved valuable for future research, underscoring the significance of this for the implementation of personalized strategies and antibiotic stewardship programs against multidrug resistant bacteria. Furthermore, the study examined Streptomyces spp. strains isolated from marine sediments on Ilha do Mel, Paraná, Brazil, which have previously been identified as having potential antimicrobial activity. Environmental isolates were examined using in vitro susceptibility tests, which demonstrated significant antimicrobial activity against multidrug resistant bacteria, including Grampositive and Gram-negative pathogenic strains with various resistance mechanisms. Nevertheless, the Streptomyces cavourensis CMRP6046 species demonstrated considerable antimicrobial potential. The genome of this species was sequenced in its entirety, which led to the identification of genes that are thought to encode potential antibacterial compounds. The analysis revealed a substantial number of genes involved in the biosynthesis of secondary metabolites, indicating the potential of S. cavourensis to produce new compounds. These findings underscore the importance of Streptomyces spp. in the search for new antimicrobial compounds and highlight the necessity of exploiting microbial biodiversity for biotechnological applications. Further research should concentrate on the activation of biosynthetic genes and the utilization of metabolic profiles for the development of innovative strategies to combat antimicrobial resistance.