Virus en evolución para combatir las infecciones bacterianas
Las infecciones bacterianas multirresistentes son uno de los problemas más acuciantes de la medicina, una situación que previsiblemente sólo empeorará en las próximas décadas. El problema se aborda no sólo desarrollando nuevos antibióticos, sino también estudiando alternativas, como los fagos. Entre ellos se encuentra el Grupo de Investigación sobre Evolución Molecular Microbiana del Instituto Max Planck de Biología Evolutiva de Plön.
Los fagos -virus que sólo pueden infectar bacterias- han demostrado combatir con gran eficacia algunas infecciones bacterianas. Sin embargo, poco se sabe sobre el éxito a largo plazo de la mayoría de las terapias con fagos. Esto incluye el conocimiento de cómo las bacterias pueden volverse resistentes al tratamiento con fagos y, lo que es más importante, si los fagos pueden superar esa resistencia y cómo. En un artículo publicado recientemente, investigadores del Instituto Max Planck de Biología Evolutiva demuestran que Escherichia coli C puede volverse fácilmente resistente al fago ΦX174 modificando las moléculas de la superficie de su membrana. Los investigadores muestran que esta resistencia puede ser superada por ΦX174 bajo un régimen evolutivo particular. En conjunto, la investigación nos ayuda a comprender la evolución de la resistencia bacteriana a la infección por fagos, y demuestra que -en las condiciones adecuadas- los fagos pueden superar esta resistencia.
Predicción experimental de la evolución de la resistencia
Las bacterias evolucionan rápidamente hacia la resistencia cuando se enfrentan a una amenaza, ya sea un antibiótico o un tratamiento con fagos. La naturaleza de la amenaza determina el tipo de resistencia bacteriana que evoluciona. En una serie de experimentos, Romeyer Dherbey et al. demuestran que la bacteria E. coli C se hace resistente a la infección por ΦX174 modificando las moléculas de su membrana externa, los lipopolisacáridos (LPS). Una vez que la membrana externa de E. coli cambia, los fagos ya no pueden adherirse a la membrana y, por tanto, no pueden infectar a la bacteria. La secuenciación del genoma y el fenotipado de las bacterias evolucionadas mostraron que existe una gran variedad de variantes de LPS evolucionadas que impiden la infección por los fagos de tipo salvaje.
Superar la resistencia a los fagos
Para que las terapias con fagos sean eficaces, es necesario superar la resistencia bacteriana a los fagos. A diferencia de los antibióticos, cuya resistencia suele superarse aumentando la dosis o cambiando el antibiótico, los fagos pueden evolucionar para infectar bacterias resistentes. Romeyer Dherbey et al. demuestran que algunos tipos de resistencia pueden superarse en el transcurso de muy pocas generaciones de fagos (cepas bacterianas resistentes "fáciles"). Otras cepas resistentes "duras" sólo podrían infectarse recombinando fagos que evolucionaron para infectar bacterias resistentes fáciles.
Perspectivas evolutivas de la terapia con fagos
Los experimentos muestran que un marco de evolución experimental podría ser una estrategia viable para desarrollar terapias a prueba de evolución en el futuro. Además, podría ser posible criar sistemas modelo de fagos bien estudiados para infectar patógenos bacterianos peligrosos. Si es posible criar poblaciones de fagos eficaces, se pueden minimizar los pasos largos y costosos de aislar fagos seguros y eficaces del medio ambiente.
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