Un punto brillante para el diagnóstico microbiológico
Investigadores desarrollan sondas moleculares para detectar patógenos en muestras clínicas
La detección de patógenos bacterianos en muestras clínicas es un requisito importante para el éxito del tratamiento antimicrobiano. Un equipo del Centro Helmholtz para la Investigación de las Infecciones (HZI) de Braunschweig, el Centro Alemán para la Investigación de las Infecciones (DZIF) y la Universidad de Tel Aviv (Israel) ha desarrollado ahora sondas moleculares que pueden detectar diferentes especies bacterianas con gran sensibilidad. Las células bacterianas activan las sondas y las hacen brillar. Esta señal permite la detección de patógenos directamente en muestras clínicas. Los resultados se han publicado en la revista Angewandte Chemie.
Micrografía electrónica de Staphylococcus aureus, uno de los patógenos que las nuevas sondas pueden detectar.
HZI/Manfred Rohde
Ante la creciente amenaza de las resistencias a los antibióticos, las enfermedades no deben tratarse con antibióticos por sospecha. Por ello, la administración de antibióticos requiere la comprobación previa de la existencia de una infección bacteriana. Sin embargo, los métodos microbiológicos, en los que los patógenos se cultivan en medios de crecimiento, llevan tiempo y a menudo no tienen éxito si los pacientes ya han sido tratados con antibióticos, por ejemplo. Por ello, la mejora del diagnóstico constituye un componente importante en la lucha contra la resistencia a los antibióticos.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Mark Brönstrup, del Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones (HZI), quiere ahora contribuir a ello con nuevas sondas. Los investigadores están utilizando una clase de moléculas que las bacterias utilizan para secuestrar compuestos que contienen hierro: los sideróforos. "El hierro es un recurso escaso en el organismo. Por ello, las bacterias también captan sideróforos que no son exactamente idénticos químicamente a los que ellas mismas producen", explica Carsten Peukert, estudiante de doctorado en el Departamento de "Biología Química" del HZI y primer autor del estudio. "Esto predestina a los sideróforos a ser utilizados como caballos de Troya moleculares". Los investigadores acoplaron una molécula de dioxetano a sideróforos naturales o sintéticos. Las moléculas relacionadas con el dioxetano también son responsables del brillo característico de las luciérnagas. Para ello no es necesaria una fuente de luz externa. Sin embargo, para garantizar que las sondas sólo se iluminen en presencia de bacterias, los investigadores integraron un interruptor de luz molecular. Éste se activa cuando las bacterias escinden enzimáticamente las sondas en sus células.
El equipo de investigación puede detectar todos los patógenos ESKAPE con su sonda. El término abarca los patógenos Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa y especies de Enterobacter. Estos patógenos se consideran representantes típicos de los gérmenes hospitalarios y suelen ser resistentes a los antibióticos. "Especialmente las bacterias Gram negativas como Pseudomonas o Klebsiella, que tienen dos membranas celulares, no podían ser etiquetadas de forma fiable con los precursores de nuestras sondas hasta ahora. Ahora hemos perfeccionado el sistema para que este grupo también pueda ser detectado", afirma el autor correspondiente, Mark Brönstrup, jefe del Departamento de Biología Química del HZI y científico del área de investigación "Nuevos antibióticos" del DZIF. Las sondas también pueden detectar bacterias que se multiplican dentro de las células del huésped. Los requisitos técnicos para la detección de las sondas en material clínico como el plasma sanguíneo son comparativamente bajos. Por lo tanto, el sistema también podría utilizarse en el futuro fuera de los laboratorios especializados.
Los métodos alternativos de diagnóstico molecular, como la espectrometría de masas o la reacción en cadena de la polimerasa, no distinguen entre células bacterianas vivas y muertas. "Nuestro método ofrece la ventaja de que sólo se detectan las bacterias vivas. Por tanto, cuando las sondas se iluminan, hay una infección activa", afirma Brönstrup. Además de su uso en muestras clínicas, dice, también es concebible su uso en la higiene alimentaria. Además, el sistema basado en sideróforos también puede adaptarse para administrar agentes antimicrobianos en lugar de las sondas luminiscentes. Por tanto, el punto brillante para el diagnóstico es sólo el principio de las aplicaciones de los caballos de Troya moleculares de los investigadores del HZI.
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.
Publicación original
Carsten Peukert, Sachin Popat Gholap, Ori Green, Lukas Pinkert, Joop van den Heuvel, Marco van Ham, Doron Shabat, Mark Broenstrup: Enzyme-activated, Chemiluminescent Siderophore-Dioxetane Probes Enable the Selective and Highly Sensitive Detection of Bacterial ESKAPE Pathogens. Angewandte Chemie International Edition, Mai 2022.
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