martes, 27 de septiembre de 2011

Kamikazes, pilotos suicidas: diseñan y construyen bacterias que detectan y matan a otros patógenos.


El término kamikaze, de origen japonés, fue utilizado para referirse a los ataques suicidas efectuados por pilotos de una unidad especial de la Armada Imperial Japonesa contra embarcaciones de la flota de los aliados a finales de la Segunda Guerra Mundial. Ahora, los investigadores han diseñado y construido un nuevo sistema biológico que permite a una bacteria detectar al patógeno Pseudomonas aeruginosa, explotar ella misma y soltar sustancias antimicrobianas para matar a Pseudomonas. Un auténtico kamikaze bacteriano.


El USS Bunker Hill fue atacado por dos aviones suicidas en menos de 30 segundos de diferencia el 11 de mayo de 1945 (Fuente: Wikipedia).

Los resultados, publicados en Molecular Systems Biology, sugieren que la bacteria manipulada puede ser empleada para prevenir o tratar las infecciones de Pseudomonas aeruginosa en humanos. Se trata de un trabajo de biología sintética en el que manipulan un microbio para que lleve a cabo funciones nuevas que normalmente no es capaz de realizar, como es el caso de matar a otra bacteria.

En concreto, han manipulado la bacteria Escherichia coli (una cepa inocua no patógena) para hacerla capaz de detectar determinadas moléculas que produce Pseudomonas aeruginosa. Estas moléculas desencadenan que E. coli produzca a su vez una proteína con acción antibiótica capaz de matar a Pseudomonas. En condiciones normales E. coli no es capaz de producir esta proteína, denomina piocina (al contrario de lo que ocurre con los antibióticos tradicionales, la resistencia a las piocinas es infrecuente). En este proceso E. coli estalla liberando la proteína tóxica y muriendo ella misma también. Según esta estrategia, E. coli libera la piocina tóxica solo en presencia de Pseudomonas. Además, la piocina no afecta a otros microbios, lo que significa que este tratamiento no debería matar a otras bacterias beneficiosas del organismo.

El sistema podría ser modificado para activarse frente a otras moléculas parecidas producidas por otros patógenos como Vibrio cholera (que provoca el cólera) o Helicobacter pylori (gastritis crónica).

Los investigadores han demostrado que este sistema no solo funciona cuando Pseudomonas crece libremente en medios de cultivo líquidos, sino que también actúa cuando la bacteria forma biofilms o biopelículas como cuando se multiplica dentro del organismo. Todavía no se ha probado en infecciones experimentales con animales, si funciona se podría pensar en administrar como bebida pro biótica a pacientes inmunocomprometidos para prevenir la infección con Pseudomonas.


Este nuevo diseño, denominado Pathogen Sensing and Killing’ system, funciona en varias etapas: 1) la bacteria “kamikaze” (E. coli) detecta las moléculas de AHL que produce Pseudomonas; 2) entonces, se activa en E. coli la producción de la proteína tóxica piocina S5; 3) y la acción de otra proteína E7 que hace que E. coli estalle y se lise; 4) esto libera la piocina S5 al medio externo y mata a Pseudomonas.
 
Pseudomonas aeruginosa es una bacteria capaz de colonizar el sistema respiratorio y gastrointestinal humano y que desarrolla muy rápidamente resistencia a los antibióticos. Causa cerca del 10% de todas las infecciones adquiridas en los hospitales y es especialmente grave en pacientes inmunocomprometidos, con las defensas debilitadas. Normalmente el tratamiento de estas infecciones es a base de antibióticos, pero estos también eliminan las bacterias beneficiosas de nuestro organismo, lo que hace a nuestro cuerpo más susceptible de ser colonizado por bacterias patógenas. Por esta razón, esta nueva estrategia antimicrobiana de luchar contra la bacteria patógena empleando otra bacteria es muy prometedora.
 
Engineering microbes to sense and eradicate Pseudomonas aeruginosa, a human pathogen. N. Saeidi y col. Molecular Systems Biology, 2011,7: 521.

1 comentario:

  1. Es muy interesante saber que los microorganismos son la cura de las enfermedades actuales en un futuro muy pero muy cercano. es un articulo interesante profesor Ignacio.

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