Bioprospecting the Cultivable Bacteria Associated with Trididemnum maragogi from the Saint Peter and Saint Paul’s Archipelago (Brazil) for Bioactive Metabolites

Nas profundezas do oceano, onde a luz solar desaparece e a pressão aumenta, a vida encontra uma maneira de prosperar em parcerias inesperadas. Entre as parcerias mais bem-sucedidas estão as relações entre animais marinhos e as bactérias microscópicas que vivem sobre eles ou dentro deles. Por décadas, os cientistas sabem que esses pequenos vizinhos não são apenas passageiros; eles são, frequentemente, as verdadeiras fábricas por trás dos poderosos compostos químicos encontrados em criaturas marinhas. Muitos dos medicamentos que usamos hoje, especialmente aqueles que combatem o câncer, foram originalmente descobertos em animais marinhos como ascídias, mas pesquisas posteriores revelaram que as bactérias que vivem dentro delas são, frequentemente, as que realmente fabricam os fármacos. Essa percepção deslocou o foco da descoberta de medicamentos para o mundo microscópico, onde pesquisadores buscam novas estruturas químicas que possam se tornar a próxima geração de tratamentos que salvam vidas.

Em um canto remoto do Oceano Atlântico, longe do litoral brasileiro, encontra-se um pequeno grupo de ilhas vulcânicas conhecido como Arquipélago de São Pedro e São Paulo. Este ponto isolado é o lar de uma espécie única de ascídia, um animal pequeno e estacionário que filtra a água em busca de alimento. Uma equipe de pesquisadores viajou para este arquipélago para coletar amostras desta ascídia específica, que cresce em grandes manchas planas no fundo rochoso do oceano. O objetivo deles não era estudar o animal em si, mas investigar a comunidade de bactérias que vive na sua superfície. Eles queriam ver se esses micróbios poderiam produzir substâncias químicas capazes de interromper o crescimento de células cancerígenas, uma propriedade conhecida como atividade antiproliferativa.

Os cientistas trouxeram suas amostras de volta ao laboratório e iniciaram o lento trabalho de separar as bactérias do tecido da ascídia. Eles colocaram pequenas quantidades do material animal esmagado em diferentes tipos de placas ricas em nutrientes, esperando que as bactérias crescessem em colônias visíveis. Ao longo de vários meses, esse processo rendeu cinquenta linhagens bacterianas distintas. Os pesquisadores então identificaram que tipo de bactéria haviam encontrado ao ler um código genético específico comum a todos os seres vivos. Eles descobriram uma mistura diversa de micróbios, incluindo grupos conhecidos por sua capacidade de produzir medicamentos complexos, como Bacillus e vários tipos de actinomicetos, que são bactérias famosas por produzir antibióticos.

Para testar se essas bactérias eram úteis, a equipe as cultivou em culturas líquidas e extraiu as substâncias químicas que elas produziam. Eles então expuseram esses extratos a dois tipos diferentes de células cancerígenas humanas em uma placa: uma de melanoma (câncer de pele) e outra de câncer de cólon. Os resultados foram promissores. Vários dos extratos bacterianos interromperam o crescimento das células cancerígenas, com alguns mostrando efeitos particularmente fortes. Os extratos mais bem-sucedidos vieram de bactérias pertencentes aos grupos Micromonospora e Salinispora. Essas linhagens específicas foram capazes de matar ou interromper o crescimento das células cancerígenas em concentrações muito baixas, sugerindo que estavam produzindo armas químicas potentes.

No entanto, saber que uma bactéria mata células cancerígenas é apenas o primeiro passo. Os pesquisadores precisavam entender quais substâncias químicas eram responsáveis. Eles utilizaram uma técnica sofisticada que separa e identifica moléculas com base em seu peso e estrutura. Esse método permitiu que criassem um mapa das substâncias químicas presentes nos extratos. Eles descobriram que alguns dos extratos ativos continham famílias conhecidas de compostos, como estaurosporinas e rifamicinas, que já são conhecidas por possuírem propriedades anticâncer. No entanto, o achado mais impressionante foi que a grande maioria dos sinais químicos detectados não correspondia a nada nas bases de dados existentes. Aproximadamente noventa e cinco por cento das substâncias químicas encontradas eram completamente desconhecidas pela ciência, representando uma diversidade química oculta que nunca havia sido vista antes.

Para investigar mais profundamente esse mistério, a equipe selecionou uma das bactérias mais ativas, uma linhagem de Micromonospora, e sequenciou todo o seu código genético. Esse mapa genômico revelou que a bactéria possuía vinte clusters de genes distintos dedicados à produção de moléculas complexas. Embora alguns desses clusters de genes correspondessem a vias conhecidas para a produção de antibióticos ou outros fármacos, muitos outros pareciam ser inteiramente novos. O projeto genético sugeriu que a bactéria tinha a capacidade de produzir uma grande variedade de compostos, incluindo alguns que nunca haviam sido descritos. Isso confirmou que as bactérias não estavam apenas produzindo as poucas substâncias conhecidas que os pesquisadores haviam detectado, mas provavelmente sintetizavam uma gama muito mais ampla de substâncias inéditas.

O estudo conclui que as ascídias do Arquipélago de São Pedro e São Paulo, e as bactérias que vivem com elas, são uma fonte rica e amplamente inexplorada de novos medicamentos. Embora os pesquisadores não tenham isolado um único novo fármaco neste estudo específico, eles demonstraram que essas ilhas oceânicas remotas abrigam comunidades microbianas capazes de produzir uma vasta gama de substâncias químicas únicas. O trabalho destaca o valor de olhar além do próprio animal para os parceiros microscópicos que vivem dentro dele. Ao combinar o estudo da genética bacteriana com a análise de sua produção química, os cientistas podem navegar melhor pela "matéria escura" do oceano — os milhões de moléculas desconhecidas esperando para serem descobertas. Essa abordagem oferece um caminho poderoso para encontrar a próxima geração de tratamentos para doenças como o câncer, enraizados na biodiversidade dos ecossistemas mais isolados do mundo.