Novas estratégias terapêuticas para o enfrentamento de infecções causadas por micobactérias

Abstract

RESUMO: O baixo sucesso terapêutico contra doenças causadas por micobactérias é causado pela combinação das características intrínsecas e adquiridas das bactérias do gênero Mycobacterium e da patogenia das infecções. Os diferentes nichos e estados metabólicos assumidos pelas micobactérias dentro do hospedeiro dificultam a completa eliminação dos patógenos. Esses fatores contribuem para que a tuberculose e as micobacterioses, doenças causadas por diferentes espécies de micobactérias, sejam responsáveis pelo segundo maior número de mortes por um único agente infeccioso e por doenças extremamente recalcitrantes ao tratamento, respectivamente. Desta forma, a busca por novas opções terapêuticas que sejam capazes de driblar os mecanismos de resistência presentes e ainda efetivas contra as diversas formas apresentadas pelas micobactérias é uma necessidade. Apesar dos esforços internacionais, a velocidade em que novos antimicrobianos são disponibilizados no mercado não consegue acompanhar o surgimento da resistência. Assim, o uso de estratégias que reduzam o tempo, esforço ou investimentos necessários na pesquisa de novos antimicrobianos são extremamente úteis no controle da resistência micobacteriana. O objetivo desta tese foi apresentar novas estratégias terapêuticas para o enfrentamento de infecções causadas por micobactérias. No primeiro manuscrito, foi realizada a busca por novos inibidores da enzima 3-desidroquinato desidratase de M. tuberculosis (MtDHQ) a partir de ferramentas de química computacional. Centenas de milhares de moléculas foram avaliadas de acordo com sua atividade inibitória in silico. Etapas da priorização da biblioteca química incluíram a seleção de moléculas com características tridimensionais similares à inibidores conhecidos da enzima MtDHQ e a remoção de candidatos com caracteres farmacológicos indesejáveis. Dentre os resultados encontrados, destaca-se a seleção de moléculas estruturalmente diversas e com melhor atividade inibitória in silico do que os inibidores de referência. Finalmente, acreditamos que os melhores inibidores selecionados possam servir como ponto de partida para novas campanhas de desenvolvimento de fármacos contra a tuberculose. Em seguida, no segundo manuscrito, a atividade antibiofilme de novos candidatos frente a micobactérias não tuberculosas foi avaliada através de uma revisão sistemática de estudos in vitro. Destacam-se, moléculas com atividade inibitória seletiva contra bactérias em estado séssil, a permeabilidade 7 aumentada em biofilmes com uso de lipossomos e o sinergismo com antimicrobianos padrões que levantam a possibilidade de terapias conjuntas no futuro. Finalmente, nota-se que a melhor estratégia é enfrentar os biofilmes antes que eles se estabeleçam. Como conclusão desta tese, destaca-se como ferramentas de química computacional podem ser úteis no processo de descobrimento de fármacos e que inibidores que sejam capazes de inibir a formação do biofilme podem ser aliados no enfrentamento de infecções causadas por micobactérias não tuberculosas

ABSTRACT: The low therapeutic success against diseases caused by mycobacteria is caused by a combination of the intrinsic and acquired characteristics of bacteria of the genus Mycobacterium and the pathogenesis of the infections caused by them. The different niches and metabolic states assumed by the mycobacteria within the host make complete elimination of the pathogens difficult. These factors contribute to the fact that tuberculosis and mycobacterioses, diseases caused by different mycobacterial species, account for the second highest number of deaths from a single infectious agent and are extremely resistant to treatment, respectively. Thus, the search for new therapeutic options that are able to circumvent the resistance mechanisms present and still effective against the various forms presented by mycobacteria is a necessity. Despite international efforts, the speed at which new antimicrobials are made available cannot keep up with the emergence of resistance. Thus, the use of strategies that reduce the time, effort or investment required in research for new antimicrobials is extremely useful in the control of mycobacterial resistance. The aim of this thesis was to present new therapeutic strategies for tackling infections caused by mycobacteria. In the first manuscript, a search for new inhibitors of the enzyme 3- dehydroquinate dehydratase of M. tuberculosis (MtDHQ) was performed using computational chemistry tools. Hundreds of thousands of molecules were evaluated according to their in silico inhibitory activity. Chemical library prioritization steps included the selection of molecules with three-dimensional characteristics similar to known MtDHQ enzyme inhibitors and the removal of candidates with undesirable pharmacological features. Among the results found, we highlight the selection of a structurally diverse set of molecules with better in silico inhibitory activity than the reference inhibitors. Finally, we believe that the best selected inhibitors can serve as a starting point for new drug development campaigns against tuberculosis. The second manuscript, the antibiofilm activity of new molecules against nontuberculous mycobacteria was evaluated through a systematic review of in vitro studies. Noteworthy, molecules with selective inhibitory activity against bacteria in the sessile state, the increased permeability in biofilms with the use of liposomes and the synergism with standard antimicrobials stand out as the most promising strategies reported. Finally, it is noted that the best strategy is to tackle biofilms before it is established. As a conclusion of this 9 thesis, we highlight how computational chemistry tools can be useful in the process of drug discovery and that inhibitors that are able to inhibit biofilm formation can be allies in facing infections caused by nontuberculous mycobacteria