Las partículas de ingeniería 'pueden convertirse en antibióticos del futuro'

Existe una necesidad apremiante de nuevos enfoques para combatir las bacterias dañinas, ya que la amenaza mundial de una resistencia creciente a los medicamentos parece superar la velocidad a la que podemos producir nuevos antibióticos para combatir las infecciones mortales como la tuberculosis.
El equipo ha experimentado con los fagémidos diseñados para matar E. coli y planea desarrollar un rango más amplio que puede matar a otras bacterias dañinas.

Ahora, los investigadores en el campo de la biología sintética han abordado este desafío de una manera diferente. Han diseñado partículas llamadas "fagémidos" que entran en las bacterias dañinas y liberan las toxinas que las matan.

Escribiendo en el diario Nano Letters, el equipo, dirigido por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, describe cómo modelaron sus partículas en bacteriófagos, virus que infectan y matan las bacterias.

A diferencia de los antibióticos de amplio espectro, los bacteriófagos se dirigen a bacterias específicas y dejan intactas las bacterias amistosas. Se han utilizado durante muchos años en varios países, por ejemplo, en los que se encontraban en la antigua Unión Soviética.

Pero la desventaja de los tratamientos que usan bacteriófagos es que pueden tener efectos secundarios dañinos, como explica el investigador principal James Collins, profesor de ingeniería médica del MIT:

"Los bacteriófagos matan bacterias al lisar la célula, o hacer que explote. Pero esto es problemático, ya que puede conducir a la liberación de toxinas desagradables de la célula".

Las toxinas que se liberan cuando estalla la bacteria dañina pueden causar sepsis e incluso la muerte en algunos casos, agrega. La sepsis es el lugar donde la infección hace que el sistema inmunitario tenga una sobrecarga, desencadenando una inflamación generalizada, inflamación y coagulación de la sangre.

Los fagémidos infectan a las bacterias específicas con plásmidos diseñados

En trabajos previos, el equipo ya había diseñado bacteriófagos que liberaban proteínas que aumentaban la efectividad de los antibióticos sin estallar las células bacterianas.

Para el nuevo estudio, los investigadores desarrollaron una partícula que funciona de manera similar: ataca y mata a las bacterias específicas, sin causar que las células exploten y liberen sus toxinas.

Llaman a las partículas "fagémidos" porque infectan las bacterias diana con plásmidos, pequeñas moléculas de ADN que pueden copiarse dentro de las células.

Utilizando biología sintética, el equipo diseñó los plásmidos para expresar proteínas y péptidos (aminoácidos de cadena corta) que son tóxicos para la célula huésped bacteriana. Las toxinas están diseñadas para interrumpir procesos celulares clave como la replicación, con el efecto de que la célula bacteriana muere sin estallar.

El equipo probó sistemáticamente una variedad de péptidos y toxinas y mostró cómo, cuando algunos se combinan en los fagémidos, matan a la gran mayoría de las células bacterianas dentro de un cultivo.

El método que han desarrollado es altamente selectivo: ataca solo a especies específicas de bacterias, lo que significa que puede usarlo para tratar una infección sin dañar el resto del microbioma, explica el Prof. Collins.

Es probable que la resistencia se desarrolle más lentamente

Los investigadores dicen que la exposición a los fagémidos no parece causar que las bacterias desarrollen resistencia significativa, lo que sugiere que se podrían administrar varias rondas de fagémidos para obtener un tratamiento más efectivo.

El Prof. Collins dice que espera que la bacteria eventualmente se vuelva resistente, pero probablemente mucho más lentamente de lo que lo haría después del uso repetido de los bacteriófagos.

Él ve que los fagémidos se usan junto con herramientas de diagnóstico rápido, actualmente en desarrollo, que permitirían a los médicos tratar infecciones específicas, y explica:

"Primero debe realizar una prueba rápida de diagnóstico para identificar las bacterias que tiene su paciente y luego administrar el fagémido apropiado para matar al patógeno".

El equipo ha experimentado con fagémidos diseñados para matar Escherichia coli y ahora planea desarrollar un rango más amplio que pueda matar patógenos como Clostridium difficile y Vibrio cholerea - la bacteria que causa el cólera.

Alfonso Jaramillo, profesor de biología sintética en la Universidad de Warwick en el Reino Unido, que no participó en la investigación, dice que los investigadores han creado una terapia de fagos mejorada que puede convertirse en los antibióticos del futuro.

A principios de este año, Noticias médicas hoy aprendió cómo, utilizando un modelo de computadora, los investigadores identificaron una forma simple de optimizar la dosificación de antibióticos que podría revivir todo un arsenal de fármacos de primera línea y preservar los antibióticos de último recurso en la lucha contra las bacterias resistentes a los medicamentos.

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