Com publicação científica

Resistência a antibióticos
Eficácia de antibióticos em populações bacterianas estruturadas depende de nutrientes
Quantidade de nutrientes microbianos disponíveis pode controlar o sucesso ou a falha de antibióticos

Dra. Anna Hancock, Caltech e Universidade Princeton

Micrografias mostram uma população de E. coli (em verde) entrando em contato com o antibiótico fosfomicina, à medida que este se difunde a partir da esquerda, no instante 0h. A adição de glicose ao reservatório revela uma frente de propagação da morte celular, indicada pela substituição do sinal verde das células vivas pelo sinal magenta das células mortas, em quatro momentos distintos: 0,5h, 4,5h, 12,5h e 24,5 h.

Por Redação SciAdvances

25 de fevereiro de 2026, 18:01

Fonte

Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech)

Áreas

Bacteriologia, Bioengenharia, Biologia, Bioquímica, Biotecnologia, Desenvolvimento de Fármacos, Engenharia Biológica, Farmacologia, Imunologia, Metabolismo, Microbiologia, Modelagem Matemática

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Resistência a antibióticos

Os estudos sobre a resistência bacteriana aos antibióticos são geralmente fundamentados em laboratório, e existe uma dificuldade considerável de reproduzir in vitro o que acontece dentro do corpo humano.

De qualquer modo, muitos pesquisadores estudam atualmente a resistência das bactérias aos antibióticos, que é um dos principais problemas de saúde pública no mundo.

Compreender os mecanismos envolvidos na eficácia dos medicamentos pode ser fundamental para dar o próximo passo e desenvolver antibióticos de próxima geração, com segurança e eficácia aprimoradas.

Avanço: nutrientes microbianos podem ser a chave para regular a eficácia dos antibióticos

Cientistas da Universidade Princeton e do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos EUA, avançaram no conhecimento dos motivos que podem levar antibióticos a ter baixa eficácia contra certos tipos de bactérias em humanos.

Em laboratório, eles simularam como antibióticos interagem com bactérias e observaram que nutrientes microbianos, como a glicose, desempenham um papel fundamental na eficácia dos antibióticos.

Os pesquisadores mostraram que a ação dos antibióticos sobre as bactérias pode depender de seu estado de ativação metabólica: bactérias metabolicamente inativas e carentes de nutrientes podem sofrer pouco ou nenhum efeito dos medicamentos, enquanto bactérias metabolicamente ativas por estarem consumindo nutrientes ficam mais susceptíveis.

Em uma placa de Petri com populações estruturadas de bactérias Escherichia coli em gel sujeitas a altas concentrações de antibióticos e sem nenhum nutriente, as bactérias continuaram vivas.

Porém, ao misturar o gel com as bactérias progressivamente a outro gel com antibiótico e nutrientes, e usando microscopia óptica, os cientistas conseguiram visualizar a morte celular da maioria das bactérias em uma ‘frente de onda’ dinâmica, conforme os nutrientes ficavam disponíveis.

O Dr. Sujit Datta, professor de Engenharia Química, Bioengenharia e Biofísica do Caltech e também pesquisador de Princeton, destacou que essa foi a primeira observação experimental do efeito dos nutrientes sobre a eficácia de antibióticos.

A Dra. Anna Hancock, pesquisadora de pós-doutorado no grupo do professor Sujit Datta, é a primeira autora do estudo, publicado na revista científica Nature Communications.

Excesso de nutrientes pode induzir resistência

Em experimentos posteriores, porém, os cientistas presenciaram um desafio: em uma certa proporção, os nutrientes ativam o metabolismo das bactérias e as expõem aos antibióticos, e apenas uma pequena parcela das bactérias sobrevive; porém, se a quantidade disponível de nutrientes aumentar, a quantidade de bactérias que consegue escapar da morte é maior, o que pode provocar um crescimento de populações bacterianas resistentes.

Isso mostrou que deve existir um ‘ponto ótimo’ de nutrientes que maximiza os efeitos dos antibióticos.

Então, a equipe de pesquisa desenvolveu um modelo matemático simples que captura a dinâmica da difusão de nutrientes nas comunidades bacterianas, ativando as células bacterianas e tornando-as alvos ativos para os antibióticos.

O professor Sujit Datta destacou que o modelo permite realizar previsões sobre quando os antibióticos seriam capazes de matar a população de bactérias e em quais doses, qual a porcentagem das bactérias que os antibióticos seriam capazes de matar e com que rapidez, e também qual a quantidade de nutrientes necessária.

Segundo os pesquisadores, o estudo fornece um importante ponto de partida para prever quais antibióticos terão sucesso no corpo humano e para investigar a resistência a antibióticos usando uma abordagem diferenciada.

Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Sujit Datta

Professor de Engenharia Química, Bioengenharia e Biofísica do Caltech e pesquisador da Universidade Princeton

Dra. Anna Hancock

Pesquisadora do Caltech e da Universidade Princeton

Publicação

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

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