Los llamados bacteriófagos -también fagos- son virus que atacan y matan a las bacteriasa través de diferentes mecanismos que los antibióticos y que, de hecho pueden atacar a cepas bacterianas específicas. Esto los convierte en una opción muy atractiva para superar la resistencia a múltiples fármacos. Sin embargo, encontrar y optimizar rápidamente bacteriófagos bien definidos para usar contra un objetivo bacteriano es sigue siendo un desafío en la actualidad.
Ahora, en un nuevo estudio, los ingenieros biológicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts -MIT- han demostrado que podían programar rápida y eficientemente bacteriófagos para matar diferentes cepas de E.coli al provocar mutaciones en una proteína viral que se une a las células huésped. Los investigadores descubrieron que estos bacteriófagos de diseño también tienen menos probabilidades de provocar resistencia en las bacterias.
"La resistencia bacteriana continúa evolucionando y es cada vez más problemática para la salud pública"
"Como vemos cada vez más en las noticias, la resistencia bacteriana continúa evolucionando y es cada vez más problemática para la salud pública", declara Timothy Lu, profesor asociado de ingeniería eléctrica, ciencias de la computación y de ingeniería biológica del MIT. "Los fagos representan una forma muy diferente de matar bacterias que los antibióticos y que complementa a estos en lugar de tratar de reemplazarlos". Así los investigadores crearon varios fagos que podrían atacar y destruir a una cepa especifica E. coli cultivada en el laboratorio. De hecho, uno de los fagos recientemente diseñados también fue capaz de eliminar dos cepas de E. coli que son resistentes a los fagos naturales de una infección de la piel en ratones.
Fagos, un nuevo aliado contra las enfermedades
La Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos -FDA por sus siglas en inglés- aprobó hace no mucho un grupo de bacteriófagos diseñados para matar bacterias dañinas en los alimentos, sin embargo estos fagos hasta el momento no se han utilizado ampliamente para tratar infecciones porque encontrar fagos de origen natural que ataquen al tipo correcto de bacterias puede ser un proceso lento y complicado.
Encontrar fagos de origen natural que ataquen al tipo correcto de bacterias puede ser un proceso lento y complicado
Para facilitar el desarrollo de tales tratamientos, el laboratorio de Lu ha estado trabajando en lo que los investigadores conocen como "andamios virales" -proteínas implicadas en el ensamblaje virus/bacteria- que pueden ser fácilmente utilizados para atacar diferentes cepas bacterianas o diferentes mecanismos de resistencia. "Creemos que los fagos son un buen juego de herramientas para luchar y atacar a los diferentes tipos de bacterias dentro de un ecosistema complejo, pero de una manera específica", explica Lu.
Ya en 2015, los investigadores usaron un fago que ataca naturalmente a E. coli, y mostraron que podían programarlo para atacar a otras bacterias intercambiando diferentes genes que codifican las fibras de la cola, la cual los bacteriófagos usan para engancharse a las células huésped.
Acelerar el proceso
Si bien los experimentos resultaron un éxito, los investigadores querían encontrar una manera de acelerar el proceso de adaptación de los fagos a un tipo particular de bacteria, así que en su nuevo estudio idearon una estrategia que les permite crear y probar rápidamente un número mucho mayor de variantes para las fibras de cola de los virus. "Identificamos regiones que pensábamos que tendrían un efecto mínimo en la estructura de la proteína, pero podrían cambiar su interacción de unión con la bacteria", explica Kevin Yehl coautor del estudio.
De este modo Lu y su equipo crearon fagos con aproximadamente 10.000.000 tipos de fibras de cola diferentes y los probaron contra varias cepas de E. coli que habían evolucionado para ser resistentes al bacteriófago no diseñado. Una forma en que E. coli puede volverse resistente a los bacteriófagos es mutando los receptores "LPS" para que se acorten o se pierdan, pero el equipo del MIT descubrió que algunos de sus fagos modificados podrían matar incluso cepas de E. coli con LPS mutados o en incluso en ausencia de receptores.
Lu y Yehl ahora planean aplicar este enfoque para atacar otros mecanismos de resistencia utilizados por E. coli, y también esperan desarrollar fagos que puedan matar otros tipos de bacterias dañinas. "Esto es solo el comienzo, ya que hay muchos otros andamios virales y bacterias que atacar", comenta Yehl. Los investigadores también están interesados en emplear bacteriófagos como herramienta para atacar cepas específicas de bacterias que viven en el intestino humano y causan problemas de salud. "Ser capaz de golpear selectivamente esas cepas no beneficiosas podría otorgarnos numerosos beneficios en términos de resultados clínicos en humanos", sentencia Lu, lo que puede ser toda una revolución.