La inhalación de bacterias como tratamiento para las infecciones

Hace un tiempo hablamos del trasplante de heces para curar ciertas enfermedades. Hoy hablaremos de un trabajo de científicos del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona en el que se utilizan bacterias modificadas genéticamente y se administran por vía nasal para el tratamiento de la neumonía.

La idea

El libro, publicado en Molecular Systems Biology, explica la modificación genética de una bacteria para producir una proteína que ataca a otra bacteria que causa neumonía.

La bacteria que los científicos modificaron en el laboratorio es micoplasma pneumoniae. Y las bacterias que atacan, una vez modificadas, son estafilococo aureus.

Uno puede preguntarse de inmediato: «¿Por qué debo tomar una preparación bacteriana para tratar una infección?» ¿Por qué no me das un antibiótico y listo? Pues porque cada vez hay más bacterias resistentes a los antibióticos. De hecho, la resistencia a los antibióticos se considera uno de los mayores problemas de salud a los que nos enfrentaremos en los próximos años.

s. aureus

¿Cómo lo hicieron?

En primer lugar, cabe explicar que esta investigación se basa en un problema que existe con un tipo de infección asociada a la formación de biopelículas o biopelículas. Una biopelícula se define clásicamente como una «colonia estructurada de células bacterianas incrustadas en una matriz polimérica de fabricación propia que se adhiere a la superficie». Por ejemplo S. aureus forma biopelículas en los catéteres y causa neumonía asociada al ventilador con cierta frecuencia. Esta infección ocurre en pacientes intubados ingresados ​​en cuidados intensivos. La formación de estas biopelículas hace que los antibióticos tradicionales no funcionen bien contra las bacterias que las componen, ya que no pueden penetrarlas. Estas biopelículas pueden formarse no solo en la superficie de los objetos, sino también en los tejidos de nuestro cuerpo.

Ante este problema, el foco de los investigadores del CRG fue utilizar bacterias como sistemas bioterapéuticos contra infecciones relacionadas con biopelículas. Específicamente, usaron la bacteria M. pneumoniae por su pequeño genoma y la facilidad con la que se puede modificar. Además, existe una falta de pared celular, lo que facilita la liberación de sustancias terapéuticas.

células de M. pneumoniae. María Lluch / CRG

Lo primero que hicieron fue generar una versión atenuada de la bacteria. Es decir, se aseguraron de ello. M. pneumoniae sería completamente inofensivo. El siguiente paso fue modificar genéticamente la bacteria para que pudiera secretar eficientemente enzimas bactericidas y antibiopelículas.

Una vez hecho esto, teníamos que ver si funcionaba. Para ello, llevaron a cabo varios experimentos, tanto in vitro (en cultivo celular), con ex-vivo (tejidos fuera del cuerpo). Finalmente hicieron las pruebas. residir, en los organismos vivos. En concreto, se utilizó un modelo de ratón con un catéter subcutáneo.

Los resultados mostraron que este tratamiento fue efectivo para tratar la infección en ratones, con una tasa de éxito del 82%. En general, los resultados mostraron una reducción significativa en el desarrollo de biopelículas.

El M. pneumoniae El virus genéticamente modificado se replica en los pulmones, produciendo continuamente la proteína terapéutica en el sitio de la infección.

Otra ventaja de este tipo de terapia es su acción localizada. Cuando se administra por inhalación, ejerce su efecto directamente sobre los pulmones y previene, por ejemplo, el daño a la flora intestinal tan común con el uso de antibióticos orales o intravenosos.

Perspectivas futuras

Esta es la primera terapia basada en la administración de bacterias con un genoma reducido. Esta terapia podría ser muy importante para lo que actualmente se cree que es una neumonía que no se puede tratar con los antibióticos tradicionales. Es un tipo de neumonía nosocomial y tiene una alta tasa de mortalidad de hasta el 15%. Además, esta modificación genética ha demostrado ser eficaz contra Pseudomonas aeruginosa, otra bacteria que frecuentemente causa infecciones nosocomiales (en ambientes hospitalarios) y que, como S. aureus, es generalmente resistente a una amplia gama de antibióticos.

El siguiente paso es llevar la terapia a ensayos clínicos, con el objetivo de obtener la aprobación para su uso en humanos en el futuro. El equipo de investigación espera que los estudios de pacientes puedan comenzar en 2023 y, de hecho, ya han creado un para empezar para ello, Pulmobióticos.

Artículo original

Diseño de una bacteria de genoma reducido para eliminar biopelículas de Staphylococcus aureus in vivo. Garrido V, et al. Biología de Sistemas Moleculares (2021) 17: e10145

https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/msb.202010145