Os bacteriófagos, vírus que infectam bactérias, têm sido usados para tratar infecções bacterianas há mais de 100 anos. O interesse nestes vírus está a ressurgir à medida que a resistência aos antibióticos se torna uma ameaça crescente à saúde global. Apesar desta nova atenção, a maior parte da investigação baseada em fagos concentrou-se em vírus que ocorrem naturalmente, em grande parte porque os métodos tradicionais para modificar fagos são lentos, complexos e difíceis de escalar.
em um novo PNAS estudo, cientistas da New England Biolabs (NEB®) e da Universidade de Yale relatam a primeira abordagem totalmente sintética para projetar bacteriófagos que têm como alvo Pseudomonas aeruginosaUma bactéria altamente resistente a antibióticos que representa uma séria ameaça em todo o mundo. O método depende da plataforma Golden Gate Assembly (HC-GGA) de alta complexidade do NEB, que permite aos pesquisadores projetar e construir fagos usando dados digitais de sequência de DNA sem depender de amostras de vírus existentes.
Usando este sistema, as equipes constroem um P. aeruginosa Fago de 28 fragmentos de DNA sintético. Eles então programam o vírus com novas capacidades por meio de mutações pontuais, bem como inserções e exclusões de DNA. Essas mudanças permitiram aos pesquisadores alterar os genes das fibras da cauda e determinar quais fagos poderiam infectar quais bactérias, e adicionar marcadores fluorescentes que tornavam as infecções visíveis em tempo real.
“Mesmo no seu melhor, a engenharia de bacteriófagos é extremamente trabalhosa. Os pesquisadores passaram carreiras inteiras desenvolvendo processos para transformar modelos específicos de bacteriófagos em bactérias hospedeiras”, reflete Andy Siekema, co-autor do artigo e cientista pesquisador do NEB. “Esta abordagem sintética oferece avanços tecnológicos em simplicidade, segurança e rapidez, abrindo caminho para a descoberta biológica e o desenvolvimento terapêutico”.
Gerando fagos a partir de DNA digital
Com a plataforma Golden Gate Assembly do NEB, os cientistas podem montar um genoma inteiro de fago fora da célula usando DNA sintético, incorporando todas as mudanças genéticas planejadas durante a construção. Uma vez montado, o genoma é introduzido em uma cepa de laboratório segura, onde se torna um bacteriófago ativo.
Esta técnica evita muitos obstáculos de longa data na pesquisa de fagos. As abordagens tradicionais dependem da manutenção de amostras físicas de fagos e do uso de bactérias hospedeiras especiais, o que pode ser especialmente desafiador quando se trabalha com vírus que infectam patógenos humanos perigosos. O novo método também elimina a necessidade de exames repetidos ou edição genética gradual dentro de células vivas.
Por que o Golden Gate Rally faz a diferença
Ao contrário de outras técnicas de montagem de DNA que montam menos fragmentos, mas mais longos, a montagem Golden Gate utiliza segmentos de DNA mais curtos. Esses pequenos fragmentos são fáceis de produzir, menos tóxicos para as células hospedeiras e menos propensos a defeitos. O método também funciona bem com genomas de fagos que contêm sequências repetitivas ou conteúdo extremo de GC, que muitas vezes complicam a montagem do DNA.
Ao simplificar o processo e expandir o que é tecnicamente possível, esta abordagem expande significativamente o potencial de desenvolvimento de bacteriófagos como terapias direcionadas contra infecções resistentes a antibióticos.
A colaboração transforma ferramentas em terapia
O desenvolvimento deste rápido sistema de engenharia de fagos sintéticos surgiu de uma estreita colaboração entre cientistas do NEB e pesquisadores de bacteriófagos da Universidade de Yale. Os investigadores do NEB passaram anos a refinar a montagem Golden Gate para que pudesse lidar de forma fiável com grandes alvos de ADN feitos de muitos fragmentos. Os pesquisadores de Yale reconheceram que essas ferramentas poderiam abrir novas possibilidades na biologia dos fagos e procuraram explorar aplicações mais ambiciosas.
Os cientistas do NEB primeiro otimizaram o método usando um vírus modelo bem estudado, Escherichia coli Fase T7. A partir daí, equipes colaborativas estenderam a técnica a fagos não-modelo que têm como alvo algumas bactérias conhecidas como resistentes a antibióticos.
Um estudo relacionado usou o mesmo método Golden Gate para produzir materiais de alto GC Micobactéria Os fagos foram publicados no PNAS em novembro de 2025 em colaboração com o Hatfull Lab da Universidade de Pittsburgh e a ANSA Biotechnology. Em outro exemplo, pesquisadores da Universidade Cornell fizeram parceria com o NEB para criar fagos T7 sinteticamente projetados que atuam como biossensores para detectar E. coli Na água potável, descrito no estudo ACS de dezembro de 2025.
“Meu laboratório cria ‘martelos estranhos’ e depois procura os pregos certos”, disse Greg Lohman, investigador principal sênior do NEB e coautor do estudo. “Neste caso, a comunidade da terapia fágica nos disse: ‘Esse é exatamente o martelo que estávamos esperando.'”
