Investigadores de la Universidad de Toronto han descubierto nueve nuevos genes que permiten a las bacterias protegerse contra los fagos, unos virus que las infectan. Este hallazgo, publicado en la revista Nature Microbiology, combina bioinformática y experimentación de laboratorio utilizando muestras de sedimento obtenidas de los tanques del Acuario Ripley’s de Canadá para identificar estos genes de defensa previamente desconocidos.
Las implicaciones de estos descubrimientos podrían ser significativas para el desarrollo de estrategias que aborden infecciones bacterianas, especialmente aquellas que son resistentes a los tratamientos convencionales. Según Landon Getz, primer autor del estudio y postdoctorado en el laboratorio de la profesora Karen Maxwell, al comprender los mecanismos de defensa que las bacterias activan frente a las infecciones por fagos, se pueden desarrollar métodos para eludir dichas defensas.
El estudio y su relevancia
Los científicos se centraron en la bacteria Vibrio parahaemolyticus, responsable de infecciones gastrointestinales en humanos a través del consumo de mariscos crudos o poco cocinados. Su investigación se orientó hacia una región del genoma bacteriano conocida como integrón, que alberga genes foráneos que las bacterias adquieren de su entorno y que les confieren ventajas en términos de supervivencia, incluyendo inmunidad a ciertos antibióticos.
El equipo de investigación utilizó un enfoque creativo para examinar los genes de defensa, dado que el número de fagos que infectan a V. parahaemolyticus es relativamente reducido. Por ello, recurrieron a sedimentos de tanques que contenían medusas y dragones de mar en el Acuario de Toronto. Utilizando una técnica denominada «phage spotting», el equipo determinó si los genes identificados conferían protección contra infecciones virales.
Los investigadores clonaron 57 genes en diferentes cepas bacterianas y los cultivaron en placas de agar. Al añadir muestras de diferentes fagos a estas placas, pudieron observar que, en ausencia de un sistema de defensa anti-fago activo, las infecciones virales inhibían el crecimiento bacteriano, dejando zonas claras en las placas. A través de estos experimentos, lograron identificar los nueve genes de defensa únicos y desconocidos en el integrón de V. parahaemolyticus.
Es interesante destacar que, aunque estos genes ayudan a las bacterias a sobrevivir, su activación requiere un consumo adicional de energía. Por ello, las bacterias solo encienden estas defensas en respuesta a señales ambientales específicas. En el caso de V. parahaemolyticus, cuatro de los nuevos sistemas de defensa se activaron en respuesta a un fenómeno conocido como «quorum sensing», que es la capacidad de las bacterias para comunicarse entre sí en entornos donde están presentes en grandes cantidades.
La investigación revela que los integrones se encuentran en prácticamente todas las especies de Vibrio y en aproximadamente el 10% de todos los genomas bacterianos. Esta prevalencia sugiere que podrían convertirse en un objetivo prometedor para el desarrollo de estrategias que potencien la eficacia de la terapia con fagos. En palabras de Getz, «si conseguimos dirigirnos a los sistemas de defensa contra los fagos presentes en las bacterias para tratar infecciones, podríamos sortear algunos de los problemas asociados a la resistencia a los antibióticos y desarrollar terapias novedosas basadas en fagos, con aplicaciones que podrían beneficiar tanto a la pesca de mariscos como a la salud humana».
