El aumento global de la resistencia a los antibióticos es una amenaza cada vez mayor para la salud pública lo que daña nuestra capacidad de luchar contra infecciones potencialmente letales, como la tuberculosis.(1) Más aún, los esfuerzos para desarrollar nuevos antibióticos no se condicen con este crecimiento de la resistencia microbiana, lo que resulta en una urgente necesidad de lograr nuevas estrategias para derrotar las infecciones bacterianas.(1)
En un artículo publicado online en el journal Nano Letters, investigadores del MIT, el Broad Institute of MIT and Harvard, y la Universidad Harvard, revelan que han desarrollado un nuevo método para destruir bacterias perjudiciales.(1) Estos investigadores han desarrollado por medio de ingeniería genética unas partículas, conocidas como “fagémidos” o “fásmidos”, capaces de producir toxinas que son letales para las bacterias diana. (2)
Bacteriófagos: son virus que infectan y matan a las bacterias; han sido empleados durante muchos años para tratar infecciones en países tales como los pertenecientes a la exURSS. A diferencia de los tradicionales antibióticos de amplio espectro, estos virus se dirigen directamente a la bacteria sin dañar la microflora normal del organismo. Sin embargo los bacteriófagos también pueden provocar efectos colaterales potencialmente perjudiciales, de acuerdo con lo expresado por James Collins, Profesor de Ingeniería Médica y Ciencia del Departamento de Ingeniería Biológica e Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia del MIT, quien llevó a cabo la investigación.
Collins dijo: “Los bacteriófagos matan a las bacterias por medio de lisis de la célula o provocando su estallido, pero esto es problemático, dado que pueden llevar a la liberación de toxinas celulares perjudiciales. Estas toxinas son capaces de producir sepsis y aun la muerte en algunos casos.”
En investigaciones previas, Collins y sus colaboradores sometieron a los bacteriófagos a un proceso de bioingeniería, de modo tal que liberaran proteínas que no produjesen el estallido celular, aumentando – por el contrario – la efectividad de los antibióticos cuando se los administraba al mismo tiempo.
Para llevar a cabo este trabajo temprano, los investigadores se dedicaron a desarrollar una tecnología parecida que se dirigiese y matase bacterias específicas, sin provocar el estallido celular y la liberación de sus contenidos.
Para ello emplearon técnicas biológicas sintéticas a fin de desarrollar una plataforma de partículas denominadas “fagémidos”. Estas partículas infectan las bacterias con pequeñas moléculas de ADN (conocidas como plásmidos), capaces de replicarse independientemente dentro de la célula huésped.
Los plásmidos son modificados genéticamente para que una vez dentro de la célula, expresen diferentes proteínas o péptidos – moléculas conformadas por cadenas cortas de aminoácidos – que son tóxicas para las bacterias, de acuerdo con lo expresado por Collins, quien agregó: “Sistemáticamente probamos diferentes péptidos y toxinas antimicrobianos, y demostramos que cuando se combina una cantidad de éstos dentro de los fagémidos, se pueden matar la mayor parte de las células de un cultivo.”
Las toxinas liberadas están diseñadas para interrumpir diferentes procesos celulares, tales como la replicación bacteriana, provocando así la muerte celular sin estallido.

PUNTERÍA PRECISA

Collins señaló que los fagémidos también infectarán a una sola serie específica de bacterias, dando por resultado un sistema altamente específico.
“Esto puede ser empleado para destruir bacterias de especies muy específicas, como parte de una terapia antiinfecciosa, al mismo tiempo que se respeta el resto del microbioma”, agregó.
Cuando los investigadores controlaban la respuesta de las bacterias a una reinfección reiterada con fagémidos, no detectaron signos de resistencia significativa a las partículas. Según Collins, esto significa que se pueden hacer múltiples rondas de administración de fagémidos, a fin de lograr una terapia más efectiva.” Esto contrasta con la infección reiterada con bacteriófagos, en la que las bacterias sí desarrollan resistencia a medida que pasa el tiempo.
Si bien Collins reconoce que las bacterias en última instancia desarrollarán resistencia a cualquier forma de estrés que se ejerza sobre ellas, las investigaciones sugieren que es probable que les tome más tiempo desarrollar resistencia a los fagémidos que a la terapia convencional con bacteriófagos.
Podría administrarse un “cóctel” de diferentes fagémidos con el objetivo de tratar infecciones por gérmenes no identificados, de modo similar al que hoy en día se emplea para los antibióticos de amplio espectro, pero es más probable que sean utilizados juntamente con herramientas de diagnóstico rápido, actualmente en desarrollo, que les permitirían a los médicos tratar infecciones específicas. Según Collins, “primero se debería efectuar una prueba diagnóstica rápida para identificar la bacteria, administrando luego el fagémido adecuado para matar al patógeno.”
Los investigadores están planificando expandir su plataforma por medio del desarrollo de un rango más amplio de fagémidos. Hasta ahora han experimentado con un set de fagémidos específicos para E. coli, pero actualmente esperan crear partículas capaces de destruir patógenos tales como Clostridium difficile y de Vibrio cholerea, causante de cólera.
El mencionado trabajo demuestra que utilizando biología sintética para modificar un determinado gen en un fago para hacerlo más tóxico para un patógeno definido, puede llevar a la obtención de partículas antimicrobianas más efectivas que con los procedimientos clásicos, tal como afirmó el Dr. Alfonso Jaramillo, profesor de biología sintética en la Universidad de Warwick, en el Reino Unido, quien no estuvo involucrado en la investigación. Este investigador explicó que “la combinación de derivados genéticos sintéticos con fagos como vehículos de transporte permite una aproximación sistemática a la reprogramación de la bacteria patógena, lo que la lleva a la muerte. Señaló además que el enfoque sobre fagos no replicativos es también muy adecuado porque el uso de estas partículas es más factible en seres humanos, ya que no se los considera organismos genéticamente modificados.” Agregó que los investigadores han creado una forma mejorada de terapia con fagos que puede llegar a convertirse en los antibióticos del futuro.


Fuente: Massachusetts Institute of Technology

Referencias:
1. Future antibiotics. Bioscience Technology. 25/06/2015.
2. Gómez M. y Echenique V.: Herramientas básicas de ingeniería genética. En Gómez M. y Echenique V.: Biotecnología y mejoramiento vegetal. Capítulo 3. Pág. 43.