Crean una ‘píldora viva’ para tratar infecciones resistentes a los antibióticos

Un equipo del Centro de Regulación Genómica (CRG) y Pulmobiotics S.L. ha creado la primera ‘píldora viva’ para tratar bacterias resistentes a los antibióticos que se expanden en las superficies de los implantes médicos. 

El tratamiento desarrollado elimina una habilidad común de estos microbios que causa la enfermedad, y la transforma para que ataque a los microorganimos perjudiciales.

La terapia experimental se probó en catéteres infectados in vitro, ex vivo e in vivo. Se trataron con éxito infecciones mediante los tres métodos de prueba. Según los autores, la inoculación de la terapia bajo la piel de los ratones acabó con estas en el 82 % de los animales tratados.

El estudio avanza en el diseño de terapias para combatir las infecciones que afectan a los implantes médicos, que son altamente resistentes a los antibióticos

Estos hallazgos, publicados en la revista Molecular Systems Biology, son un primer paso para el desarrollo de nuevos tratamientos de las infecciones que afectan a los implantes médicos, como catéteres, marcapasos e implantes prostéticos. Dichas infecciones son altamente resistentes a los antibióticos y son la causa del 80 % de todas las contraídas en hospitales.

Nueva terapia contra las bacterias resistentes

El nuevo método se dirige específicamente a los biofilms, las colonias de células bacterianas que se pegan sobre una superficie. Las superficies de los implantes médicos presentan las condiciones ideales para el desarrollo de estas biopelículas, donde forman estructuras impenetrables que impiden que los antibióticos o el sistema inmunitario humano destruyan los microbios allí incrustados. Las bacterias asociadas a los biofilms pueden ser mil veces más resistentes a los fármacos que las libres.

Staphylococcus aureus es una de las especies más comunes asociadas a los biofilms. Las infecciones por esta bacteria no responden a los antibióticos convencionales, y es necesario intervenir quirúrgicamente a los pacientes para extraer los implantes médicos infectados. Las terapias alternativas pasan por el uso de anticuerpos o enzimas, pero son tratamientos de amplio espectro altamente tóxicos para los tejidos y las células sanas, y causan efectos secundarios no deseados.

Los investigadores utilizaron organismos vivos que producen enzimas en las inmediaciones de los biofilms como una forma más segura y económica para tratar las infecciones

La hipótesis de partida consistió en introducir organismos vivos que produjeran enzimas directamente en las inmediaciones de los biofilms como una forma más segura y económica para tratar las infecciones.

Las bacterias son un vector ideal, ya que tienen genomas pequeños que pueden modificarse mediante la simple manipulación genética.

El equipo de Pulmobiotics. Crédito: CRG

Modificación del genoma bacteriano

El equipo científico alteró genéticamente Mycoplasma pneumoniae, una especie común de bacterias que carece de pared celular. Esto permite liberar más fácilmente las moléculas terapéuticas que combaten la infección y, a la vez, evita su detección por parte del sistema inmunitario humano.

Otras ventajas de usar M. pneumoniae como vector incluyen el bajo riesgo de que desarrolle nuevas habilidades y su incapacidad de transferir sus genes modificados a otros microbios de los alrededores.

Una de las ventajas de utilizar M. pneumoniae es su incapacidad para transferir genes modificados a otros microbios 

M. pneumoniae fue modificado previamente para que no causara enfermedades. Alteraciones adicionales permitieron que produjera dos enzimas distintas que disuelven los biofilms y atacan las paredes celulares de las bacterias incrustadas. El equipo científico también las modificó para que secretaran enzimas antimicrobianas de forma más eficiente.

Futuras aplicaciones

El equipo tiene como primer objetivo usar las bacterias modificadas para tratar el desarrollo de biofilms alrededor de tubos endotraqueales, ya que M. pneumoniae está naturalmente adaptado al pulmón.

“Nuestra tecnología ha sido diseñada para cumplir con todos los estándares de seguridad y eficacia para su aplicación en el pulmón. Nuestro próximo reto es abordar la producción y fabricación a gran escala, y esperamos comenzar los ensayos clínicos en 2023”, declara María Lluch, coautora del estudio y directora científica de Pulmobiotics. 

Una vez llegan a su destino, los vectores bacterianos ofrecen una producción continua y localizada de la molécula terapéutica

Estos microorganismos modificados también podrán aplicarse a largo plazo en otras enfermedades. “Las bacterias son vehículos ideales para la ‘medicina viva’ porque transportan cualquier proteína terapéutica para tratar la causa de una enfermedad. Uno de los grandes beneficios es que una vez que llegan a su destino, los vectores bacterianos ofrecen una producción continua y localizada de la molécula terapéutica. Como cualquier vehículo, pueden modificarse con cargas distintas dirigidas a enfermedades diferentes, con más aplicaciones potenciales en el futuro”, explica Luis Serrano, director del CRG y coautor del estudio.

Referencia:

Garrido et al. “Engineering a genome-reduced bacterium to eliminate Staphylococcus aureus biofilms in vivo” (2021). Molecular Systems Biology. DOI:10.15252/msb.202010145