miércoles, 18 de julio de 2012

Si Fleming levantara la cabeza: conocer cientos de compuesto químicos producidos por una sola colonia bacteriana


En 1928 Alexander Fleming observó que un hongo (Penicillium) que creció accidentalmente sobre unas placas de cultivo con la bacteria Staphylococcus, creaba un círculo libre de bacterias alrededor suya. Descubrió así una sustancia producida por el hongo capaz de inhibir el crecimiento bacteriano, a la que denominó penicilina, el primer antibiótico.

Los microbios son capaces de producir y secretar compuestos químicos naturales con múltiples efectos sobre otros seres vivos. Gran parte de la industria farmacéutica se ha basado sobre el desarrollo de estas pequeñas moléculas naturales producidas por bacterias y hongos. Descubrir nuevas moléculas con actividad interesante es un trabajo inmenso que requiere mucho tiempo de dedicación e inversión. Desde el punto de vista económico a veces no es rentable y esto hace que algunas empresas farmacéuticas hayan dejado de investigar y producir nuevos antibióticos, por ejemplo.


Las bacterias y muchos hongos crecen sobre la superficie de agar
de los medios de cultivo formando agrupaciones de microorganismos
o colonias (Fuente).

Un grupo de investigadores han desarrollado una novedosa tecnología rápida y de alta sensibilidad que  puede revolucionar la manera de buscar nuevos productos químicos de origen microbiano. Para ello, analizan directamente sobre las colonias bacterianas las moléculas secretadas mediante técnicas de espectroscopia de masas, pudiendo así identificarlas y caracterizarlas.

La técnica se basa en un sistema de espectroscopia de masas denominad nanoDESI (nanospray desorption electrospray ionization) que se combina con la construcción de redes moleculares para la identificación de los compuestos. Mediante un capilar se añade un solvente directamente sobre cualquier superficie de estudio. Otro capilar recoge las moléculas liberadas que son enviadas al espectrómetro de masas para su análisis.

Han aplicado esta técnica sobre la superficie de colonias de bacterias vivas creciendo sobre una placa de Petri, sin necesidad de manipular o preparar la muestra. De esta forma han analizado la producción de compuestos químicos a partir de colonias bacterianas de distintos tipos, como Bacillus subtilis, Streptomyces coelicolor, Mycobacterium smegmatis y Pseudomonas aeruginosa. Han encontrado una increíble diversidad de moléculas, que sobrepasa por mucho nuestra actual visión del metabolismo bacteriano secundario.

Por ejemplo, mediante el análisis de los compuestos producidos por una sola colonia de Bacillus subtilis a distintos tiempos, han sido capaces de observar la activación y supresión temporal de compuestos concretos del metabolismo de la bacteria. Aunque muchas de las moléculas detectadas ya se conocían, otras son completamente nuevas o son variantes estructurales de compuestos ya conocidos. La cantidad de compuestos químico que una bacteria es capaz de producir es muchísimo mayor de los que se creía, mucho más compleja y más sofisticada, lo que demuestra la enorme plasticidad biosintética de las bacterias.

Se han secuenciado ya muchos genomas bacterianos, pero no conocemos la función de la mayoría de sus genes. Mediante esta técnica se podrían relacionar determinados genes con funciones metabólicas concretas. Además, permitirá descubrir de manera mucho más rápida y barata nuevos compuestos químicos de origen microbiano que podrán revolucionar la industria farmacéutica, como en su día ocurrió gracias a la observación casual de Fleming.

Mass spectral molecular networking of living microbial colonies. Watrous J, et al. ProcNatlAcadSci USA. 2012. 109(26):E1743-52.

martes, 3 de julio de 2012

Rápida expansión en Galicia de un tipo de VIH poco frecuente


A estas alturas todos sabemos ya que el SIDA está causado por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH). Pero quizá lo que no sepas es que existen dos tipos distintos del virus del SIDA, llamados VIH-1 y VIH-2, que son genética y antigénicamente diferentes. Los genomas del VIH-1 y VIH-2 tienen una similitud de sólo el 40-50%, y el VIH-2 está más relacionado con el virus de inmunodeficiencia del simio (VIS), con el que presenta una homología del 75%.

El VIH-1 corresponde al virus descubierto originalmente, es más virulento e infeccioso que el VIH-2 y es el causante de la mayoría de infecciones de SIDA en el mundo. El VIH-2 es menos contagioso, produce una enfermedad menos agresiva, parece evolucionar más lentamente hacia la destrucción del sistema inmunitario, y su transmisión de madre a hijo parece ser más difícil. El VIH-2 es endémico del África Occidental (Camerún, Costa de Marfil, Senegal…)  y es raro encontrarlo fuera de esta región.


 Grupos y subtipos genéticos del VIH-1 y su relación con
 el VIH-2 y el virus de inmunodeficiencia del simio (VIS).

Una de las características fundamentales del virus VIH es su enorme variabilidad genética.  Dentro del VIH-1 se conocen tres grupos diferentes: M (mayor), O (outlier), y N (nuevo). A su vez, dentro del grupo M, el más numeroso, se han descrito varios subtipos que se han denominado por las letras mayúsculas de la A a la K. También se conocen al menos cinco subtipos del VIH-2. La diferencia principal de los subtipos es su composición genética, presumiblemente por errores de la enzima que lleva a cabo la replicación del genoma del virus -la transcriptasa inversa-, o por recombinaciones entre los virus.

Estos subtipos del VIH-1 están distribuidos de un modo diferente por todo el mundo. Por ejemplo, en África, donde la infección VIH es más antigua, coexisten prácticamente todos los subtipos con predominio del A y del C. En Europa y en el continente americano por el contrario predomina el subtipo B. En el sudeste de Asia el subtipo predominante es el E mientras que en el sur de este continente existe preponderancia del subtipo C, mientras que la presencia del B sólo es moderada. Otros subtipos menos frecuentes son el F en Brasil y Rumanía, G y H en Rusia y África Central, I en Chipre u O en Camerún.

Ahora, investigadores españoles han descubierto una rápida expansión del subtipo F del HIV-1 en pacientes (varones homosexuales) de la región de Galicia (España). Han analizado y comparado los genomas de los virus de personas infectadas desde 1999. Esperaban encontrar que la mayoría de ellos fueran del subtipo B, el más frecuente en Europa. Sin embargo, encontraron un buen grupo de individuos cuyos virus pertenecían al subgrupo F, muy poco frecuente. Este tipo de trabajos de epidemiología molecular permiten seguir la pista a los virus y trazar una hipotética ruta de infección.  Así, los análisis filogenéticos demostraron que estos virus probablemente provengan de un ancestro del Brasil y están relacionados con otros similares que se extendieron por Suiza y Francia hace unos años. 

Los autores concluyen que esta rápida expansión de un subtipo concreto de virus en países desarrollados implica que, en contra de la creencia común de que el acceso universal a las terapias antirretrovirales garantiza el control de la epidemia, la prevención de determinados comportamientos de riesgo debe seguir siendo prioritaria.

Rapid Expansion of a HIV-1 Subtype F Cluster of Recent Origin Among Men Who Have Sex With Men in Galicia, Spain. Thomson, M. M., et al.  JAIDS Journal of Acquired Immune Deficiency Syndromes. Volume 59 - Issue 3 - p e49–e51