Portal InstitucionalUFPEL

Os antissépticos e desinfetantes são agentes químicos cujo objetivo é matar ou inibir a multiplicação de microrganismos sendo comumente referidos como “biocidas”. Mais especificamente, o uso de antissépticos é empregado em tecidos biológicos como mucosas e peles. Dessa maneira, são capazes de promover a antissepsia de ferimentos e, consequentemente, as complicações decorrentes de infecções. Já os desinfetantes eliminam microrganismos presentes em objetos inanimados e superfícies (MCDONNEL; RUSSEL, 1999). Seja para tratamento de água, esgoto, alimentos, limpeza de ambientes domésticos, industriais e hospitalares, os desinfetantes são considerados produtos versáteis com uma ampla gama de aplicação estando, assim, diretamente ligados à manutenção da saúde humana e animal (MAILLARD, 2005).
Sabendo da importância que essas substâncias possuem em relação à preservação da saúde, já está bem elucidado na literatura que algumas destas substâncias biocidas e alguns antibióticos têm mecanismos de ação semelhantes sobre as bactérias (RUSSELL, 2002). Deste modo, assim como a resistência aos antibióticos, a ameaça que a resistência bacteriana aos antissépticos e desinfetantes pode causar vem se tornando cada vez mais relevante. Desde o início da pandemia de COVID-19, o vertiginoso aumento do uso destes produtos em ambientes hospitalares, bem como seu uso inadequado e indiscriminado, vem causando sinais de alerta no meio científico tendo em vista o possível surgimento de patógenos resistentes nos próximos anos (BENGOECHEA; BAMFORD, 2020; MAHONEY et al., 2021). Já é relatado, por exemplo, resistência de Escherichia coli cultivadas em laboratório a compostos quaternários de amônio (QACs) (JIA; LU; ZHU, 2022).
Além do mais, sabe-se que os mecanismos de resistência dependem das características intrínsecas do microrganismo. De forma geral, a literatura relata que a susceptibilidade a substâncias biocidas está intimamente ligada à constituição do envoltório celular. Sabe-se que as micobactérias, em geral, são mais resistentes ­­­­— acredita-se que isso seja devido a presença de arabinogalactana e outros componentes de sua parede celular — seguidas das gram-negativas que possuem uma membrana externa. Nestes dois grupos bacterianos, a impermeabilidade promovida pela parede celular é capaz de limitar a concentração de biocida dificultando sua ligação ao alvo. Isso pode explicar o porquê dessas bactérias serem mais resistentes, por exemplo, do que gram-positivas (MCDONNEL; RUSSEL, 1999; RUSSELL, 1999). Outros mecanismos bacterianos se destacam como o biofilme (interação entre o glicocálice, bactérias, ligantes e proteínas do glicocálice são capazes de neutralizar algumas substâncias bactericidas); redução da permeabilidade da membrana; sistemas de bombas efluxo; inativação por enzimas; mudanças no sítio de ligação através de modificações enzimáticas (MAILLARD, 2018; TONG et al., 2021). Por fim, pode-se destacar particularidades moleculares relacionadas à maquinaria genética de bactérias como transposons, integrons, plasmídeos e outros elementos genéticos móveis que possibilitam a transferência horizontal de genes de resistência (MC CARLIE; BOUCHER; BRAGG, 2020; PERRY; WESTMAN; WRIGHT, 2014; PERRY; WRIGHT, 2013). Estes mecanismos estão diretamente ligados à consolidação do “resistoma” como é conhecido o “conjunto de todos os genes de resistência e seus precursores” (WRIGHT, 2007).
Os impactos da resistência bacteriana a desinfetantes podem ser sentidos, por exemplo, na indústria alimentícia. Biofilmes possibilitam que bactérias se liguem em alguns minutos a uma variedade de superfícies e materiais, tais como: borracha, polipropileno, plástico, vidro, aço inoxidável e produtos alimentícios. Dessa maneira, acredita-se que a ubiquidade dessas estruturas bacterianas possam ser responsáveis por relevantes prejuízos como danificação de equipamentos e máquinas, maiores custos de energia e deterioração de alimentos (CARRASCOSA et al., 2021). Já em relação ao ambiente hospitalar, bactérias são capazes de sobreviver por dias, semanas e meses em superfícies, equipamentos e materiais hospitalares, sendo relatado o período de sobrevivência de algumas espécies de até 16 meses nesses locais quando não higienizados corretamente (KRAMER; SCHWEBKE; KAMPF, 2006). À vista disso, a higienização de forma correta e eficaz possui papel essencial na prevenção de surtos causados por bactérias hospitalares (DANCER, 2009; SULEYMAN; ALANGADEN; BARDOSSY, 2018). No entanto, apesar de existir a possibilidade de resistência cruzada entre substâncias antibióticas e os demais biocidas como antissépticos e desinfetantes, ainda não foi relatada a disseminação de uma cepa diretamente resistente a este último ou resistência às concentrações recomendadas destes produtos químicos utilizados em ambiente hospitalar (WEBER; RUTALA; SICKBERT-BENNETT, 2019).
Tendo em vista a pressão seletiva que substâncias biocidas podem ocasionar à biodiversidade microbiana ambiental e aos resistomas, surge a necessidade de concentrar esforços a fim de mitigar o surgimento de novos genes de resistência dentro do contexto One Health (KIM; CHA, 2021). Este termo vem ganhando cada vez mais notoriedade nos últimos anos e é descrito como “uma abordagem que visa equilibrar e otimizar de forma sustentável a saúde de pessoas, animais e o ambiente”. Além disso, destaca que “a saúde humana, os animais domésticos e selvagens, as plantas e o meio-ambiente estão intimamente ligados e interdependentes” (ADISASMITO et al., 2022). Dessa forma, o controle e monitoramento de genes de resistência é imprescindível para manutenção da saúde global humana e animal (KIM; CHA, 2021).
Dado o exposto, recentes abordagens de metagenômica aliando sequenciamento e análises de bioinformática a partir de bancos de dados contendo genes de resistência vem se tornando imprescindíveis na vigilância de microrganismos resistentes aos antissépticos e desinfetantes (HENDRIKSEN et al., 2019). Uma das ferramentas in silico mais relevantes dentro deste contexto está o ResFinder 4.0 que é um banco de dados contendo um grandioso conjunto de sequências de genes e de mutações ligadas aos mecanismos de resistência microbiana. Este programa computacional possui, entre suas vantagens, uma grande curadoria aplicada aos dados, atualizações regulares e tabelas de previsão de fenótipo (PAPP; SOLYMOSI, 2022). De forma bastante semelhante, outras ferramentas virtuais se destacam como o CARD (do inglês Comprehensive Antibiotic Resistance Database) que pode ser descrito como um banco de dados curado contendo identificadores de genes de resistência e mutações, bem como recursos para classificação de dados de referência e resultados de anotação de genoma (ALCOCK et al., 2020). Conectado à preocupação da ameaça da resistência microbiana aos biocidas, surgiram ferramentas computacionais como o BacMet (http://bacmet.biomedicine.gu.se) que é um banco de dados de genes de resistência bacteriana a biocidas e metais, sendo desenvolvido através de uma curadoria manual e cujos dados foram obtidos por uma extensa revisão na literatura na plataforma PubMed. Para ser adicionado à ferramenta, foram considerados somente genes confirmados experimentalmente como relacionados à resistência aos biocidas e metais. Além disso, a previsão de genes foi obtida a partir de sequências depositadas no GenBank, banco de dados de proteínas não redundantes do NCBI e Uniprot. (PAL et al., 2014). Até o momento da escrita deste projeto, estava disponível sua última versão (2.0), atualizada em 11 de março de 2018 na qual estavam descritos 268 genes de resistência a biocidas.
Desta forma, o presente projeto tem por objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta baseada em banco de dados para análise de genes de resistência a antissépticos e desinfetantes, de forma similar às já disponíveis para análise de genes de resistência a antimicrobianos.

A detecção in silico de bactérias resistentes a antissépticos e desinfetantes será feita através de um algoritmo de pesquisa cujo objetivo é realizar a consulta da sequência de DNA ou de aminoácidos e compará-la com um conjunto de sequências pré-estabelecido contidos em bancos de dados de referência.
Obtenção de dados
Para obtenção das sequências de genes de resistência, serão coletados dados a partir da base de nucleotídeos NCBI, artigos de revisões contendo sequências de resistência a antissépticos e desinfetantes, bem como plataformas de artigos revisados por pares, como PubMed e ScienceDirect, e bancos de pre-prints arXiv (https://arxiv.org/), BioRxiv (https://www.biorxiv.org/) e medRxiv (https://www.medrxiv.org/) e estrutura de proteínas do Protein Data Bank com intuito de realizar anotação destas sequências. Para que seja incluído no banco de dados, a sequência gênica deve estar caracterizada em pelo menos uma publicação revisada por pares e sua sequência de DNA deve estar contida no GenBank conforme metodologia descrita por Alcock et al.(2020).
Para as buscas de artigos serão utilizadas as palavras-chave como "antiseptic resistance" OR "antiseptic resistant" OR "biocide resistance" OR "biocide resistant" OR "disinfectant resistance" OR "disinfectant resistant", bem como outras a serem definidas ao longo da execução do projeto.

Modelagem do banco de dados

Será utilizado um banco de dados MySQL (https://www.mysql.com/) para armazenamento das informações extraídas da literatura e um banco de dados BLAST para armazenamento dos dados de sequências de genes e proteínas relacionadas à resistência encontrados. O banco de dados MySQL se comunicará com a aplicação Python com uso da biblioteca SQLAlchemy (https://www.sqlalchemy.org/).

Implementação e Provisionamento

O banco de dados será disponibilizado como uma aplicação web. O front-end da aplicação será desenvolvimento com HTML, Javascript e CSS, enquanto o back-end será desenvolvimento implementado na linguagem Python com uso do framework Flask (https://flask.palletsprojects.com/). A aplicação será hospedada em um servidor para posterior acesso remoto, disponibilizado na plataforma Heroku (https://www.heroku.com/).

Com este projeto espera-se ajudar empresas, indústrias, grupos de pesquisa e locais de trabalho que possuam algum tipo de relação com bactérias resistentes a antissépticos e desinfetantes, com possível aplicação na análise de dados derivados de ambiente hospitalar, industrial e auxiliando na pesquisa em epidemiologia molecular, dentre outras aplicações. Desta maneira, a ferramenta também preconiza ser intuitiva, com uma interface acessível, bem como ser fácil em relação ao seu acesso e execução de suas funções. Além disso, espera-se redigir um artigo a ser publicado em uma revista indexada e o registro do software no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI).
Colocar as sequências de interesse em banco de dados que será desenvolvido a partir de ferramentas de bioinformática;
Criar uma interface de consulta e execução de pesquisa da sequência de interesse.