Un salto adelante en la lucha contra la resistencia a los antibióticos
Los investigadores lograron secuenciar profundamente el ARN de una sola bacteria
Las bacterias muestran una amplia gama de capacidades para resistir el tratamiento con antibióticos o el ataque de nuestro sistema inmunológico, lo que supone un gran reto en la investigación de las infecciones. Los científicos del Instituto Helmholtz para la Investigación de Infecciones basadas en el ARN (HIRI), con sede en Würzburg, un sitio del Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones (HZI), han desarrollado un novedoso enfoque para leer la actividad de cientos de genes en una bacteria individual mediante la secuenciación de su ARN. Este trabajo innovador acaba de ser publicado en la revista Nature Microbiology. Utilizando la secuenciación del ARN unicelular de las bacterias podría ser posible dilucidar los trucos que las bacterias utilizan para desarrollar resistencia y cerrar estas lagunas con medicamentos adaptados.
La salmonela sirvió como organismo modelo en el estudio de la secuenciación del ARN unicelular
© HZI/Manfred Rohde
"Incluso cuando crecen juntas bajo la misma condición, las bacterias individuales pueden comportarse de manera muy diferente", dice el Prof. Jörg Vogel, director del HIRI y presidente del Instituto de Biología de Infecciones Moleculares de la Facultad de Medicina de la Julius-Maximilians-Universität de Würzburg. "Algunos destacan entre la multitud de sus hermanos genéticamente idénticos y desafían las condiciones que amenazan la vida, como el tratamiento con antibióticos". Aún no se sabe qué características hacen que estos valores atípicos se conviertan en superhéroes bacterianos. Los equipos de investigación dirigidos por Vogel y el Dr. Emmanuel Saliba, jefe del laboratorio HIRI "Análisis unicelular", han dado un gran paso adelante con su actual estudio: Han conseguido perfilar bacterias individuales utilizando lo que se conoce como secuenciación de ARN unicelular, una hazaña que anteriormente sólo se había logrado con células mucho más grandes de otros organismos. ¿Por qué la secuenciación de ARN unicelular de las bacterias ha sido tan difícil y qué información proporciona?
En una bacteria, no todos los genes están constantemente activos. Sin embargo, los genes necesarios para el metabolismo en determinadas condiciones se activan. El código genético de un gen activado se transcribe en ARN (ácido ribonucleico). El ARN sirve a su vez como plantilla para la producción de proteínas que cumplen ciertas funciones dentro de la célula. "La totalidad del ARN presente en una bacteria - el llamado transcriptoma - indica por lo tanto exactamente qué genes son necesarios en ese momento y en las circunstancias dadas para sobrevivir", dice Saliba. "Si somos capaces de analizar el transcriptoma de una bacteria que se resiste al tratamiento con antibióticos, podemos mirar más profundamente en su caja de trucos".
La secuenciación de ARN unicelular ya se ha establecido para las células de los organismos eucariotas, incluidos los humanos, otros animales y hongos, pero resultó ser mucho más difícil de implementar para las bacterias, por una simple razón. El ARN de las células eucarióticas tiene una cadena corta de un cierto bloque de construcción de ARN llamado adenosina (A) en un extremo. "Para el método actual de secuenciación de ARN de una sola célula, esta cola poly-A es el punto de partida para el aislamiento del ARN de las células individuales", dice Saliba. "Sin embargo, no existe tal cola poli-A en las bacterias. Por lo tanto, el análisis del ARN en las bacterias individuales no era posible anteriormente."
Además, una célula bacteriana contiene una cantidad extremadamente pequeña de ARN, a saber, en el rango del femtograma (la billonésima parte de un gramo). Esto hace que el aislamiento y el manejo del ARN bacteriano sea aún más difícil. Por ello, los investigadores de HIRI utilizaron un método independiente de la poli-A, conocido como MATQ-seq (ARN cuantitativo unicelular basado en el recocido múltiple y la cola dC-seq). En este caso, el ARN bacteriano se obtiene de una manera diferente y se propaga de forma controlada, de modo que la cantidad de ARN es suficiente para el análisis posterior.
En sus investigaciones, los investigadores de HIRI expusieron al conocido patógeno bacteriano Salmonella a diferentes condiciones de estrés. Una muestra fue expuesta a un choque salino, la otra fue puesta en condiciones de ausencia de oxígeno. A continuación, los científicos utilizaron su nuevo protocolo de secuenciación de ARN unicelular para crear los respectivos perfiles de ARN y los compararon con los de los cultivos de Salmonella a partir de una base de datos establecida. "Tenía sentido utilizar a Salmonella como un organismo modelo en nuestro estudio: Hemos trabajado con ella durante muchos años, y se cultiva en cientos de laboratorios de investigación en todo el mundo. Queríamos probar si nuestro enfoque funcionaba", dice Vogel. "Y lo hace - los perfiles de ARN de nuestras pruebas coincidieron con los de la base de datos". El hecho de que la secuenciación de ARN unicelular ahora también funciona para las bacterias abre posibilidades completamente nuevas en la investigación de la biología de las infecciones.
"Con la secuenciación de ARN unicelular, hemos dado un gran paso adelante para comprender mejor los patógenos bacterianos y el desarrollo de la resistencia a los antibióticos. Además, ahora podemos identificar posibles puntos de partida para medicamentos eficaces", continúa Vogel. Como se muestra en el artículo publicado en Nature Microbiology, el método también funciona con pseudomonas, es decir, con bacterias que son infames por colonizar el pulmón.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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