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– Varios tipos de antibióticos matan a las bacterias, por ejemplo, destruyendo su pared celular o interfiriendo en la síntesis de proteínas. Pero ahora los investigadores de la Universidad de Oslo (UIO) están lanzando una idea totalmente nueva: ellos quieren impedir que las bacterias se pegen en un sustrato, para que las bacterias no puedan causar infecciones u otras heridas.
Cortesia OiU : Los investigadores Dirk Linke, Marcella Rydmark y Daniel Hatlem del Departamento de Biociencias están proponiendo un nuevo método para romper las bacterias de la infección intestinal Yersinia enterocolitica, que causa diarrea severa en cerca de diez millones de niños cada año, principalmente en los países más pobres del mundo, mundo.
Pero el nuevo método también debe ser utilizado para combatir bacterias y biopelículas perjudiciales, como comunidades de bacterias ligadas a una superficie – por ejemplo, en prótesis e implantes. Al mismo tiempo, el método puede dar a la industria farmacéutica una nuevo arma en la lucha contra las bacterias resistentes a los antibióticos, que es un problema importante y creciente en los países ricos y pobres.
Además, los investigadores visualizan varias aplicaciones posibles, por ejemplo, en el sector de transporte marítimo y en la industria de la acuicultura, donde bacterias y biopelículas pueden ser un gran problema.
“Es todo sobre atacar las bacterias de una manera totalmente nueva”, dicen los investigadores.
Vamos a quitarle el “Velcro” a las bacterias
– Si las bacterias causan una infección, primero deben poder conectarse a una célula. Lo mismo se aplica cuando las bacterias forman biopelículas; entonces deben unirse a una superficie. Durante la evolución, las bacterias desarrollaron una serie de “técnicas” que lo hacen posible, dice el profesor Dirk Linke.
La proteína YadA tiene un método de ahorro de energía para penetrar en dos membranas celulares. Ilustración: Leo y Linke. Uno de los principales trucos que las bacterias usan cuando se unen a una célula o a otro tipo de superficie es producir algunas moléculas muy adherentes -las adhesinas- que cubren la superficie de la célula bacteriana. Así, una bacteria puede usar las adhesinas para conectarse a un sustrato, o para hacer un biofilme ligándose a otras bacterias. Al interferir con la producción de las adhesinas, podemos potencialmente combatir infecciones ya en la fase inicial – es decir, antes de que los síntomas ocurran, añade Marcella Rydmark.
Las adhesinas en realidad consisten en una especie de hilo largo o proteínas en forma de cabello con una punta pegajosa. Los pelos pueden crecer con tanta fuerza que cubren más o menos la superficie bacteriana, como si las bacterias estuvieran cubiertas por un velcro.
Dirk Linke, Marcella Rydmark y Daniel Hatlem son ahora los primeros en describir cómo estos vellos tipo velcro -es decir, las adhesinas- se producen dentro de las células bacterianas y se transportan a la superficie. También estudiaron cómo es posible bloquear este proceso. Los nuevos descubrimientos se presentaron en un reciente artículo científico publicado en la Molecular Microbiología.
– Un bloqueo de las adhesinas en la práctica hará que las bacterias pierdan su capacidad de conectarse a cualquier cosa. Entonces no pueden hacer biopelículas o causar infecciones, creen los investigadores.
Trabajo a largo plazo
Es un trabajo de largo plazo, que hace más de diez años está detrás del nuevo descubrimiento. Aproximadamente hace dos años, investigadores del grupo de Dirk Linke relataron que descubrieron la adhesina de la bacteria Yersiniausa que se une a las células humanas cuando causan enfermedades serias. Y ahora ellos descubrieron cómo pueden bloquear la producción de esa adhesina.
Hay razones para creer que las proteínas de superficie similares a la adhesina no sólo causan diarrea, sino que también desempeñan un papel en el desarrollo de otras enfermedades, como la tuberculosis, la peste y la fibrosis quística.
Los cuadriles artificiales y otros implantes quirúrgicos son a veces cubiertos por biofilme, que puede causar infecciones tan graves que los implantes deben ser removidos de nuevo. También es relativamente común que las personas con infecciones del tracto urinario desarrollen estructuras similares a biopelículas dentro de las células a lo largo del tracto urinario, y esto puede actuar como un depósito para nuevas infecciones.
Por lo tanto, creemos que este es un gran avance cuando mostramos ahora cómo podemos bloquear la producción de una “proteína de velcro” en una bacteria. Pero quiero enfatizar que todavía tomará tiempo hasta que podamos presentar un nuevo medicamento. Podemos hablar sobre cinco o diez años de investigación y desarrollo continuos, dice Linke.
Diez millones de niños son infectados anualmente por diarrea
Dirk Linke y su grupo de investigación se concentraron inicialmente en una molécula de adhesina de la bacteria Yersinia enterocolitica, que es una importante causa de diarrea en países pobres. Hay cerca de diez millones de niños infectados cada año por esta bacteria, dice Linke, que ahora espera que el nuevo conocimiento del “Velcro” de la bacteria en el futuro pueda remediar esos problemas.
– La bacteria Yersinia no puede causar diarrea si no produce biofilme y se adhiere al interior del intestino; entonces se lava para fuera del cuerpo. Si somos capaces de impedir la producción de “cierres de velcro” de esta bacteria, habremos dominado el crack de la enfermedad, dice Rydmark.
– En nuestra parte rica del mundo, muchas personas mueren de cáncer o enfermedades cardiovasculares, pero en los países pobres mueren muchas de otras enfermedades bacterianas. Desafortunadamente, las empresas farmacéuticas no invertirán grandes sumas en el desarrollo de medicamentos pues tienen un gran mercado en los países pobres y no pueden ganar lo suficiente para defender las inversiones, resalta Linke, y añade:
– Por eso, es particularmente importante que las universidades y las autoridades públicas asuman la responsabilidad en este ámbito. Las empresas farmacéuticas tampoco financiarán proyectos si tienen que esperar cinco o diez años antes de tener un producto que pueda tener beneficios, y nosotros podemos entenderlo. Pero creemos firmemente que estamos en el camino de algo que puede salvar muchas vidas humanas y, por lo tanto, esperamos continuar con el financiamiento público de esa investigación, dice Linke.
La mutación impide la formación de adhesina
Los investigadores describen en el artículo científico cómo ellos estudiaron los genes que dan origen a la producción de proteínas adhesinas dentro de las células de la Yersinia enterocolitica. También estudiaron qué partes de la proteína son centrales durante el transporte del interior de la bacteria a la membrana celular. Además, los investigadores introdujeron mutaciones que bloquean ese proceso.
– Pasamos un largo camino para entender qué parte de la proteína adhesina puede ser bloqueada por mutaciones. El siguiente paso es desarrollar una molécula que se conecte a esa parte de la proteína, y esto puede convertirse en una droga en el futuro. Esto hace que el proyecto sea un proceso de desarrollo bastante clásico y que tendremos buenas oportunidades de realizar aquí en la UIO y en el Centro Noruego de Medicina Molecular (NCMM) “, dice Linke.
Marcella Rydmark enfatiza que las bacterias no mueren si se exponen a una droga que sólo destruye la producción de adhesinas. Puede realmente ser una ventaja porque las bacterias son menos propensas a desarrollar nuevos mecanismos de defensa a través de la evolución. Una bacteria incapaz de producir adhesina todavía puede ser capaz de reproducirse.
– Ninguna droga que ataque estas moléculas de adhesina fue desarrollada anteriormente. Esto significa que las bacterias no pueden usar ninguna de las “viejas” técnicas que han desarrollado para protegerse contra los antibióticos, añade. Sin embargo, si todavía hay un punto para eliminar completamente las bacterias, la nueva droga se puede utilizar en combinación con otras drogas.
Los biopelículas están por todas partes
Los investigadores de la UIO ya recibieron muchos comentarios de otros investigadores interesados. Durante los próximos meses, ellos, entre otras cosas, presentarán los nuevos descubrimientos en varias conferencias científicas.
Los biopelículas son más difundidas de lo que la mayoría de la gente piensa. Tanto una suave placa aterciopelada como una gruesa placa en el diente que necesita un dentista para retirar, son ejemplos de biopelículas.
Hay también biopelículas en casi todos los lugares de la naturaleza, donde usted tiene una superficie sólida y un ambiente acuoso. Usted debe haber notado que las piedras en el agua corriente pueden ser muy resbaladizas – y esto puede ser porque están cubiertas por un biofilme que contiene varias bacterias diferentes. Pero no tiene sólo ese biofilme y no van a soltarse.
Contacto con:
Profesor Dirk Linke, Departamento de Biociencias / Post-doctora Marcella O. Rydmark, Departamento de Ciencias de la Vida / Daniel Hatlem, Departamento de Biociencias
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