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18/12/2014

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Descubren cómo las bacterias cooperan para defenderse de los antibióticos

Crean grandes estructuras defensivas con la acumulación de células muertas


El catedrático de Física Aplicada de la UPC en el Campus de Terrassa, Jordi García Ojalvo, ha descubierto, junto con el investigador de la misma Universidad Pablo Rué y un grupo de científicos estadounidenses, que las bacterias construyen grandes estructuras con células muertas para defenderse de los antibióticos u otros agentes externos.





Letras construidas controlando las densidades celulares de las bacterias.  Fuente: Autores.
Letras construidas controlando las densidades celulares de las bacterias. Fuente: Autores.
Jordi García Ojalvo y Pau Rué, investigadores del Departamento de Física e Ingeniería Nuclear de la Universidad Politécnica de Cataluña · BarcelonaTech (UPC), han descubierto cómo las bacterias de la especie Bacillus subtilis se organizan en estructuras tridimensionales, denominadas biocapas o biofilms.

Estas biocapas tienen una rugosidad muy pronunciada que hace que sean impermeables a líquidos y gases y, por tanto, impermeables también a los antibióticos y otros bactericidas. Las rugosidades que construyen en su superficie, a partir de cúmulos de células muertas, les confiere mucha más antiadherencia que, por ejemplo, el Teflon.
 
En el estudio han participado investigadores de las universidades estadounidenses de California y de Texas. El descubrimiento se ha publicado en la revista estadounidense Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). La revista Science se ha hecho también eco de este descubrimiento con una noticia en su edición on line.
 
García Ojalvo, que actualmente trabaja también con la Universidad Pompeu Fabra (UPF), afirma que "hemos podido comprobar que las bacterias crean rugosidades por acumulación de células muertas y no vivas, como creíamos hasta ahora. Estas arrugas son extraordinariamente altas si las comparamos con las dimensiones de una solo bacteria. A escala humana serían como un gran rascacielos. Son como grandes estructuras defensivas construidas con la acumulación de células que mueren defendiendo a la comunidad".

Vencer la resistencia a los bactericidas

Las consecuencias de este descubrimiento son muy importantes porque las bacterias infectan el cuerpo humano mediante biocapas, y la impermeabilidad de éstas las hace muy resistentes a los antibióticos. Son tan resistentes que pueden sobrevivir a tratamientos con bactericidas, yodo e incluso a lavados de horas con lejía. García Ojalvo afirma que "llegar a entender que las biocapas de bacterias logran organizarse en tres dimensiones gracias a la muerte celular permite avanzar para vencer su resistencia a los agentes bactericidas".
 
Las biocapas de bacterias se encuentran también en las canalizaciones de agua, los implantes médicos, los pozos de petróleo, los sistemas de aire acondicionado, etc.
 
Jordi García Ojalvo, Pablo Rué y sus colegas estadounidenses han utilizado para su descubrimiento técnicas de microscopía de fluorescencia, microscopía de fuerza atómica y modelos matemáticos.
 
Un avance útil para la ingeniería de tejidos biológicos

Además, el descubrimiento ha permitido a los investigadores desarrollar un método para generar arrugas artificiales dentro de las biocapas de bacterias, induciendo muerte celular en determinados puntos de la estructura. Esto podría llegar a ser muy útil en ingeniería de tejidos biológicos.

Referencia

Munehiro Asallya, Mark Kittisopikula, Pau Ruéd,e, Yingjie Duf, Zhenxing Huf, Tolga Çagatayb, Andra B. Robinsonb,Hongbing Luf, Jordi Garcia-Ojalvod, and Gürol M. Süela, Localized cell death focuses mechanical forces during 3D patterning in a biofilm, DOI:10.1073/pnas.1212429109,  PNAS September 24, 2012.


Sábado, 3 de Noviembre 2012
UPC/T21
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