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Resistência a antibióticos nos rios da China

River Longjiang / Foto: Rex Pe
Dr Eva 

Resistência de antibióticos produzidos pela engenharia genética

Um novo estudo realizado na China verificou que dos 6 dentre os 6 maiores rios apresentaram testes positivos para bactérias resistentes aos antibióticos de ampicilina [1]. Sequenciamento do gene responsável, o gene blá, mostra que é uma versão sintética, derivada de um laboratório e diferente do tipo selvagem. Isto sugere aos pesquisadores que vetores de plasmídeo sintético de aplicações da engenharia genética podem ser a fonte de resistência à ampicilina, que está afetando a população humana. O gene blá confere resistência a uma ampla gama de antibióticos terapêuticos e a poluição generalizada do ambiente com bactérias resistentes blá é uma preocupação de saúde pública.

O desenvolvimento de patógenos resistentes a antibióticos, comumente apelidado de "superbactérias", são cada vez mais comuns devido o uso excessivo de antibióticos nas práticas médicas e veterinárias e a crescente aplicação da engenharia genética para processos industriais, incluindo agricultura, fermentação de biocombustíveis e remediação ambiental no topo das pesquisas de laboratório. Anteriormente, os experimentos de engenharia genética foram confinados para o laboratório, mas com aplicações industriais e agrícolas, cada vez mais comum na última década, aumentou-se as chances de descarga não controlada, bem como a libertação deliberada no ambiente. Um exemplo é o plantio de lavouras geneticamente modificadas (GM), muito dos quais carregam genes resistentes a antibióticos.

Engenharia genética utiliza plasmídeos - moléculas de DNA extra-chromosomal que existem naturalmente em bactérias e outras espécies unicelulares - para propagação e a manipulação de sequências de DNA na investigação e na modificação genética de plantas e animais. Plasmídeos muitas vezes carregam genes marcadores de resistência aos antibióticos para permitir a seleção de antibióticos para o DNA modificado ou células que carregam o gene de interesse (veja [2] (FAQ on Genetic Engineering, ISIS Tutorial - FAQ sobre engenharia genética). A presença destes genes de resistência aos antibióticos e plasmídeos no ambiente deixa aberta a possibilidade dos genes serem carregados e transferidos para o material genético de espécies independentes das bactérias, alguns dos quais podem muito bem ser agentes patogênicos graves.

Transferência horizontal de genes, os perigos ocultos da modificação genética

A transferência de genes diretamente no material genético das células, ignorando a reprodução normal, é denominada como transferência horizontal de genes, para distingui-lo da transferência vertical do gene habitual que ocorre na reprodução natural da mesma espécie ou, em alguns casos entre espécies estreitamente relacionadas.

Cientistas, incluindo aqueles em ISIS tem emitido advertências repetidas desde a década de 1990 sobre os perigos da transferência horizontal de genes relacionados com a engenharia genética e plantas e animais GM que são libertados para o ambiente aberto [3-6] (Gene Technology and Gene Ecology of Infectious Diseases, ISIS scientific publication; Horizontal Gene Transfer - The Hidden Hazards of Genetic Engineering, ISIS/TWN report; GM DNA Does Jump Species, SiS 47;Scientists Discover New Route for GM-gene 'Escape', SiS 50), só para contrapor com a negação e a rejeição dos proponentes e de nossos reguladores.

Fontes não naturais verificados

O novo estudo, liderado por Jun Li Wen na Universidade de Sechuan revela contaminação generalizada de 6 dos 6 principais rios urbanos (Sungari, Haihe, Amarelo, Yangtze, Huangpu e rio Pearl) com bactérias carregando uma versão sintética do gene blá [1]. O gene blá confere resistência à classe mais comuns de antibióticos chamados de β-lactamas, que inclui além de ampicilina (beta-lactâmicos), os derivados de penicilina (penams), cefalosporinas (cephems), monobactamas e carbapenemas.

Os pesquisadores coletaram amostras de rios, plasmídeos extraídos de de bactérias presentes e usaram o PCR (reação em cadeia dapolymerase) e PCR quantitativo em tempo real para avaliar a presença de blá DNA. O ensaio foi específico para o gene blá que compreende a maioria das cepas de plasmídeo recombinante, como pBR322 e pUC19, ambos amplamente utilizados para a investigação e modificação genética. A taxa de detecção variou de 21,9% (nas amostras do rio Hai He) a 36,4% (as amostras do rio Yangtze). Os rios Pearl e Hai He mostraram a mais ampla gama de resistência a cefalosporina do gene blá presente em amostras bacterianas, estendendo-se até drogas de 3ª e 4ª gerações como cefotaxima e cefoperazona, enquanto o intervalo foi menor (p. ex., cefalotina, cephazolin, cefmetazole e cefoxitina) em amostras de outros rios testados. Análise confirmou que seqüências "vizinhas" as seqüências de blá "mais freqüentemente representado construções artificiais ou sintéticas, incluindo a clonagem, expressão, transporte, gene de fusão e vetores de armadilha de gene" derivaram de vetores de plasmídeo recombinante de laboratório, identificando-se mais fortemente com o pBR322; e confirmando a origem artificial do DNA que não existe naturalmente na natureza.

A tecnologia de Metagenomica, que envolve transformar DNA genômico ambiental em uma cepa de recipiente de laboratório, é uma forma única para estudar amostras genéticas complexas de ecossistemas sem purificar as cepas. Como este estudo compreendeu plasmídeos dentro de micróbios ambientais, o procedimento foi modificado para que os plasmídeos fossem extraídos e electro-transformados directamente para as cepas de laboratório. Seleção de antibióticos foi usada para identificar clones expressando plasmídeos resistentes, que, em seguida, foram isolados e analisados. Construiu-se uma biblioteca de metagenomica de plasmídeo de 205 cepas de plasmídeos- portadores ambiental de E. coli HB101, que apresentou uma taxa de blá positivo de 27,3%. Além disso, amostras de todos os 6 rios também são resistentes à tetraciclina. Em adição, alguns transformants (organismos que sofreram modificação genética) são resistentes a outros antibióticos como a gentamicina e sulfanilamides. Com esta técnica com foco em plasmídeos, vale a pena notar que seqüências de plasmídeo integradas no genoma bacteriano não foram investigadas e se medidas, provavelmente aumentariam a taxa de contaminação de genes resistentes a antibióticos ainda mais.

Os rios amostrados são em áreas altamente industriais e o Rio Pearl em particular foi anteriormente relatado como o mais poluído com antibióticos, embora o estudo não tente determinar a origem da poluição. O que é evidente é que uma vez que o plasmídeo recombinante (GM) ou seqüências de plasmídeo são descarregadas no meio ambiente, o DNA pode se espalhar para bactérias selvagens através do processo de transferência horizontal de genes. Assim, os investigadores sugerem que a transferência horizontal de gene do plasmídeo geneticamente modificado para micróbios no solo ou de bactérias ácido-lácticas aos micróbios do intestino humano e animal é uma conseqüência provável de tal poluição e pode também fundamentar o aumento da resistência aos antibióticos em animais assim como em seres humanos.

Mas há outra importante fonte provável da resistência aos antibióticos GM, e esta é do plantio de transgênicos no campo.

Plantios GM uma fonte de genes resistentes a antibióticos sintéticos

A maioria das culturas GM já lançadas comercialmente ou testadas no campo, em ambientes abertos, carregam genes resistentes a antibióticos derivados do plasmídeo sintético que foram usados para a modificação genética. A China tanto produz como importa alimentos e árvores transgênicos, muitas delas abrigam o gene blá incluindo: milho Bt11 Yieldgard Syngenta e milho Bt176 Nocaute NaturGard, milho Mon21 Roundup Ready Monsanto e milho ZM003 Liberty Link Bayer. A China desenvolve também muitas culturas geneticamente modificadas, incluindo arroz [7]. BT ' Shanyou 63, já foi objecto de controvérsia, desde 2005; a variedade não aprovada (tanto na China como em outros países) ilegalmente vendidos e plantadas na província de Hubei, contaminaram produtos derivados de arroz chinês exportados para Europa e Japão contaminados e foram detectados na China e em vários países desde então. O Bt63 foi desenvolvido na Universidade de Agricultura de Huazhong, em Wuhan, província de Hubei. Recentemente, em julho de 2009, a União Europeia exigiu para a China de apertar os controles de exportação de produtos de arroz porque os transportes podem conter vestígios de estirpe Bt 63, que não é autorizada na União Europeia [8]. Talvez não seja coincidência que o Rio Yangtze, um daqueles testados no estudo, atravessa a província de Hubei.

Para concluir

Este estudo é o primeiro a abordar a potencial poluição do nosso ambiente com genes de experimentos de engenharia genética resistentes a antibióticos. Ele fornece a primeira evidência direta e abrangente de transferência horizontal de genes de engenharia genética e modificação genética. Pode prever-se que conclusões semelhantes vão surgir em outros lugares, se as sondas moleculares apropriadas são usadas com ensaios de PCR mais sensíveis, que até agora não foi feito.

Referências

1. Chen J, Jin M, Qiu ZG, Guo C, Chen ZL, Shen ZQ, Wang XW, Li JW. A Survey of Drug Resistance bla Genes Originating from Synthetic Plasmid Vectors in Six Chinese Rivers. Environmental Science & Technology2012, 46, 13448-54.

2. Ho MW. FAQ on Genetic Engineering. ISIS Tutorial http://www.i-sis.org.uk/FAQ.php.

3. Ho MW, Traavik T, Olsvik R. Tappeser 0B, Howard V, von Weizsacker C and McGavin G. Gene Technology and Gene Ecology of Infectious Diseases.Microbial Ecology in Health and Disease1998, 10, 33.

4. Ho MW.Horizontal Gene Transfer. The Hidden Hazards of Genetic Engineering, TWN Biotechnology Series, Third World Network, 2001.

5. Ho MW. GM DNA does jump species. Antibiotic resistance not the only risk. Science in Society 47, 30-33, 2010

6. Ho MW. Scientists Discover New Route for GM-gene “Escape”.Science in Society 50, 14-16, 2011

7. International Service for the Aquisition of Agri-Biotech Applications. http://www.isaaa.org/. 22nd January 2013.

8. GM Rice in China – Any Closer? http://www.gmwatch.org/latest-listing/49-2010/11860-gm-rice-in-china-any-closer. 22nd January 2013

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