¡Hola, Micromunders! ¿Alguna vez os habéis preguntado si bacterias y virus conviven y colaboran para sobrevivir? ¿O tal vez creéis que alguno puede suponer una amenaza para la supervivencia del otro?
Y… ¿qué tiene todo esto que ver con la búsqueda de soluciones a la resistencia a antibióticos?
¡Seguid leyendo y lo descubriréis! 👀
Interacción bacteria-virus
Bacterias y virus están presentes en la naturaleza y mantienen, gracias a una constante co-evolución, un ajustado equilibrio de fuerzas. Podríamos decir que la “lucha” entre bacterias y virus es una de las más antiguas; y que esta es la causa de una mejora continua en los mecanismos de defensa y ataque de ambos.
Por un lado, ciertos virus -bacteriófagos- necesitan infectar a las bacterias para completar su ciclo vital, estableciendo una relación lítica o lisogénica con la bacteria*. Por otro, las bacterias deben defenderse del ataque viral con mecanismos de defensa que incluyen desde la degradación del material genético del virus a provocar la muerte celular de la bacteria infectada para proteger al resto de bacterias presentes en el medio.
*Cuando un bacteriófago infecta a una célula bacteriana inyectando en ella su ADN, puede establecer con la bacteria una relación lítica (siguiendo un ciclo lítico); o lisogénica (siguiendo un ciclo lisogénico). La característica principal del ciclo lítico es que el virus toma totalmente el control de la célula bacteriana y utiliza la maquinaria celular de la bacteria para "fabricar" nuevos bacteriófagos, que una vez formados se liberan al exterior matando a la bacteria. En el ciclo lisogénico, sin embargo, el ADN del bacteriófago se integra en el cromosoma bacteriano y se replica con él sin afectar al crecimiento de la bacteria. Si cambian las condiciones del medio, el ADN del bacteriófago puede escindirse del cromosoma bacteriano, iciciándose a continuación el ciclo lítico.
Sin embargo, también hay situaciones en las que virus y bacterias colaboran y se benefician mutuamente, como es el caso de infecciones en el tracto gastrointestinal. En este sentido, se ha comprobado que ciertos virus pueden beneficiarse de la presencia de productos bacterianos para realizar la infección de células humanas; y también que las células humanas infectadas por virus son más susceptibles a ciertas infecciones bacterianas.
Pero, como comentábamos antes, la situación más habitual es la de búsqueda continua de mejoras en los mecanismos de defensa y ataque de ambos para asegurar su supervivencia. Y, aunque parezca increíble, esto es algo que podemos utilizar en nuestro propio beneficio para buscar alternativas al uso de antibióticos en infecciones causadas por bacterias resistentes. En concreto, en este post nos centraremos en el uso terapéutico de los bacteriófagos.
Y... ¿qué son los bacteriófagos?
Los bacteriófagos son virus específicos de bacterias, es decir, solo son capaces de infectar a las células bacterianas. Por tanto, pueden actuar como agentes bactericidas (al igual que los antibióticos). Además, se caracterizan por ser parásitos muy específicos. Esto implica que una especie concreta de bacteriófago será capaz de actuar solamente frente a una especie concreta de bacteria.
Los bacteriófagos presentan una estructura característica en la que destacan dos grandes zonas: cabeza y cola. La cabeza contiene una cápsida proteica, una estructura compleja que contiene al material genético del virus (generalmente ADN) en su interior. En la cola se distingue una vaina helicoidal, una estructura que permite canalizar la transferencia del ADN viral a la bacteria; y unos ganchos y fibras caudales que facilitan la adhesión a la bacteria que va a ser infectada.
Fueron descubiertos por Frederick Twort (1915) y Felix d’Herelle (1917); y ya en los años 20 se propusieron como agentes terapéuticos frente al cólera. Desde entonces, se han realizado diferentes estudios para evaluar su utilidad en campos tan diversos como la agricultura o industria alimentaria, e incluso la nanotecnología.
¿Cómo podrían ser útiles frente a bacterias resistentes a antibióticos?
Dado que el número de bacterias resistentes a antibióticos es cada vez mayor, es necesario buscar alternativas que no se centren únicamente en la búsqueda de nuevos antibióticos. Una de ellas es la vacunación, como comentábamos en este post; y otra con grandes perspectivas es el uso de bacteriófagos.
Estos virus son efectivos frente a patógenos multirresistentes ya que el reconocimiento de la bacteria se hace a través de receptores específicos presentes en la pared bacteriana; y la elevada especificidad de actuación permite reducir al mínimo los daños ocasionados a la microbiota intestinal, uno de los efectos adversos más comunes asociados al uso de antibióticos. La utilización de bacteriófagos no elimina totalmente la aparición de nuevas bacterias resistentes, pero sí consigue restringirla a una especie bacteriana en concreto. Además, se asegura una rápida respuesta de los bacteriófagos por co-evolución, reduciendo el riesgo de aparición de nuevas resistencias.
A pesar de que numerosos estudios han confirmado la seguridad del uso clínico de bacteriófagos, el uso de estos virus puede generar un cierto rechazo en la población. Por ello, actualmente se está trabajando en el desarrollo de fármacos basados en las endolisinas, las enzimas de los bacteriófagos capaces de romper la pared celular bacteriana. Esto permitiría utilizar el gran potencial de los bacteriófagos de una forma mucho más controlada, acabando de forma rápida y específica con las bacterias causantes de la infección; y eliminando cualquier motivo de rechazo a esta nueva terapia.
¿Habíais pensado alguna vez en los virus como posible solución a la aparición de microorganismos resistentes a antibióticos?
¿Qué os parece esta alternativa?
¡Esperamos vuestros comentarios!
Autora: Lydia Iglesias Sánchez.
Bibliografía
Almand, Erin A., Matthew D. Moore, and Lee Ann Jaykus. 2017. “Virus-Bacteria Interactions: An Emerging Topic in Human Infection.” Viruses 2017, Vol. 9, Page 58 9(3): 58. https://www.mdpi.com/1999-4915/9/3/58/htm (March 5, 2023).
Bragg, Robert et al. “Infectious Diseases and Nanomedicine I.” Advances in Experimental Medicine and Biology 807.
Kortright, Kaitlyn E., Benjamin K. Chan, Jonathan L. Koff, and Paul E. Turner. 2019. “Phage Therapy: A Renewed Approach to Combat Antibiotic-Resistant Bacteria.” Cell Host and Microbe 25(2): 219–32. http://www.cell.com/article/S1931312819300526/fulltext (March 5, 2023).
Loessner, Martin J. 2005. “Bacteriophage Endolysins — Current State of Research and Applications.” Current Opinion in Microbiology 8(4): 480–87.
Monk, A. B. et al. 2010. “Bacteriophage Applications: Where Are We Now?” Letters in Applied Microbiology 51(4): 363–69.
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