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La biotecnología del futuro está en los vírus

Determinadas proteínas víricas eliminan bacterias patógenas tras la implantación de prótesis


Investigadores de la Universidad de Panjab han empleado con éxito proteínas víricas para erradicar colonias de bacterias responsables de graves infecciones humanas. Esta estrategia biotecnológica reduce las infecciones y los rechazos en la implantación de biodispositivos médicos. Por Anabel Paramá.





Imagen: Marko Kovacevic. Fuente: PhotoXpress.
Imagen: Marko Kovacevic. Fuente: PhotoXpress.
Los biofilms son “comunidades” de microorganismos que se forman, gracias a los fenómenos de comunicación entre ellos (Quorum sensing ). Estas estructuras son las responsables de los fracasos en la implantación de dispositivos médicos, tales como articulaciones protésicas, válvulas cardíacas, implantes dentales y catéteres intravasculares, entre otros. De hecho pueden estar asociados a infecciones bacterianas y/o fúngicas en las zonas de inserción de los implantes.
 
Actualmente, los científicos son muy conscientes de la importancia de evitar la comunicación bacteriana para evitar los graves problemas que nos generan estos pequeños organismos. Además, estas formaciones son las causantes, en muchas ocasiones, de la tan temida resistencia a antibióticos.
 
Para eliminar los biofilms se ha recurrido al uso de bacteriófagos (los virus de las bacterias) como herramienta biotecnológica. De hecho, un grupo de investigadores de la Universidad de Panjab (India) mediante ensayos, demuestran el éxito de la administración secuencial del antibiótico minociclina seguida de la administración de enzimas víricas (endolisinas) producidas por el bacteriófago MR-10. Mediante este tratamiento logran atacar las bacterias que forman los biofilms en un corto período de tiempo.
 
Además, su efectividad abarca desde los biofilms de reciente formación hasta aquellos que ya llevan un tiempo en desarrollo, en los que la fortaleza bacteriana a adquirido mayor potencia.
 
Implantes en medicina
 
En las últimas décadas se ha producido un aumento en el progreso biotecnológico relativo a los implantes de dispositivos médicos, empujado por la necesidad de mejorar la calidad de vida de personas que sufren ciertas dolencias crónicas sin solución médica. Esto ha motivado la búsqueda de biomateriales compatibles con el organismo humano y que puedan reemplazar diferentes partes del cuerpo, constituyendo auténticas “piezas de repuesto” que nos permiten seguir realizando una vida cotidiana normal.
 
Sin embargo, la implantación de estos dispositivos, pueden traer consigo infecciones de gran importancia, difíciles de atajar, precisamente, por el hecho de que estas bacterias han generado importantes resistencias a los antibióticos actuales.
 
La elevada resistencia de estas bacterias organizadas, hace que en muchas ocasiones, la única solución sea retirando el dispositivo. Esto implica que el paciente sea sometido a tratamientos muy prolongados con antibióticos, o incluso llegar a tener que someterse a nuevas intervenciones quirúrgicas para realizar la extracción de la prótesis y volvérsela a implantar.
 
En este sentido, los bacteriófagos (virus específicos de bacterias) han surgido como candidatos de gran interés para eliminar este tipo de infecciones. Conozcamos un poco el mecanismo de funcionamiento entre ambos microorganismos.

Bacteriófagos como herramientas biotecnológicas
 
Los bacteriófagos, también denominados fagos son microorganismos ubicuos que pueden encontrarse en, prácticamente, cualquier ambiente en el que existan bacterias. Pueden o no matar las bacterias a las que infectan.
 
Los fagos constituyen una herramienta enormemente atractiva para emplear en terapia humana. El tipo de alimentación que requieren, es decir, las bacterias, hace que sean compuestos totalmente inocuos para nosotros, pero, altamente eficaces para combatir infecciones que se están desarrollando en el interior de nuestro organismo
 
¿Y cómo lo hacen? Para ello, algunos virus producen dos tipos de proteínas. Por un lado, producen las holinas, proteínas que lo que hacen es degradar la membrana bacteriana formando una serie de poros, con el propósito inicial de permitir la liberación de un segundo tipo de proteínas producidas por dichos virus, las endolisinas. Estas últimas pasan a través de los poros generados para iniciar la destrucción de la bacteria.
 
Pues bien, el trabajo al que hacemos referencia emplea, precisamente estas últimas proteínas, las endolisinas, extraídas concretamente de un fago denominado MR-10. El uso de las proteínas en lugar del fago completo, da mejores resultados y evita la formación de las tan temidas resistencias a los antibióticos, según explican los investigadores en la publicación que nos ocupa.
 
Enzimas para combatir biofilms
 
Mediante ensayos in vitro, la investigación liderada por el Dr Sanjay Chhibber, demuestra la eficacia de un tratamiento combinatorio constituido por una potente tetraciclina (la minociclina) seguida de la administración de las endolisinas víricas. Con esta técnica, han logrado erradicar el número de bacterias formadoras de biofilms que colonizan los dispositivos implantados.
 
Concretamente, estamos hablando de Staphylococcus aureus, considerada como una de las cepas bacterianas más virulentas. Este tipo bacteriano secreta una gran diversidad de factores de virulencia asociados a la superficie celular, además, presentan diversos mecanismos de evasión de la respuesta inmune y produce importantes toxinas. Estas bacterias se asocian formando los biofilms que conforman una barrera de protección contra la respuesta inmunitaria del hospedador y un medio capaz de modificar la sensibilidad para los antibióticos. En definitiva, esta cepa bacteriana, constituye uno de los grupos bacterianos de mayor peligrosidad.
 
Este trabajo revela el enorme potencial de las endolisinas de los fagos como potentes agentes antimicrobianos. Los investigadores los consideran como candidatos prometedores en la erradicación de biofilms gracias a su alta especificidad y a la elevada rapidez con la que eliminan dichas formaciones, tan difíciles de eliminar.
 
Por tanto, según especulan los autores un tratamiento combinado de endolisinas y minociclina, puede erradicar eficazmente los biofilms formados por bacterias estafilococos resistentes a la metaciclina.
 
Vulnerabilidad de los dispositivos médicos
 
¿Y cómo se llegan a formar estos biofilms? Tras la implantación de dispositivos médicos en el cuerpo, se pueden originar infecciones que pueden llegar a convertirse en auténticas amenazas para la salud humana, ya que pueden diseminarse al resto del cuerpo.
 
Entre las causantes de estos graves problemas de salud están las bacterias capaces de adherirse a los biomateriales con los que se fabrican los artefactos y una vez adheridas se multiplican rápidamente, originando microcolonias.
 
Estas microcolonias están organizadas en una gran cantidad de capas, lo que les permite formar una auténtica red de microorganismos, constituyendo los denominados biofilms. En estas formaciones las bacterias están protegidas de la acción de los anticuerpos, del ataque de células fagocíticas y de la acción de los tratamientos con antibióticos, por lo que son mucho más resistentes.
 
Una de las complicaciones más importantes que pueden surgir con estas infecciones, es que las microcolonias se vayan desprendiendo del biofilm y se dirijan hacia los capilares del organismo, donde pueden ocasionar la formación de émbolos desencadenando, entre otros, accidentes cerebrovasculares.
 
La presencia de estas comunidades podemos encontrarlas en una gran cantidad de estructuras. Todos hemos observado el  material resbaladizo que recubre las piedras de los ríos, el suelo de las piscinas o el material mucoso que rodea a un jarrón en el que hemos tenido flores durante un tiempo. Este tipo de material son los biofilms a los que hacemos referencia y terminan formándose en multitud de estructuras. Pues bien, los biofilms, en nuestro organismo, son muy peligrosos. De ahí la importancia de este trabajo.

Rerefencia bibliográfica
 
Shivani Chopra y col (2015). Potential of sequential treatment with minocycline and S. aureus specific phage lysin in eradication of MRSA biofilms: an in vitro study. Applied Microbiology and Biotechnology (2015). DOI: 10.1007/s00253-015-6460-1.
 


Lunes, 27 de Julio 2015
Anabel Paramá
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