Nuevas investigaciones buscan mejorar la terapia con "fagos" o desencadenando la autodestrucción bacteriana.

Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego han descubierto cómo funciona un nuevo sistema inmunitario que protege a las bacterias de los bacteriófagos o fagos, virus que infectan específicamente a las bacterias. Este nuevo sistema es inusual ya que funciona mediante infección 'abortiva': las células bacterianas infectadas se autodestruyen para evitar que la infección se propague a otras células.

Dos artículos, publicados en la revista 'Molecular Cell', proporcionan nueva información que podría emplearse para mejorar el tratamiento de infecciones bacterianas resistentes a múltiples fármacos al afinar la terapia con fagos o incluso desencadenar deliberadamente la autodestrucción bacteriana.

La infección abortiva es un concepto antiguo, pero sigue siendo controvertido. Una célula bacteriana se suicida en favor del resto para no ser utilizada para producir más fagos", explica el autor principal Kevin Corbett, profesor asociado de medicina celular y molecular de la Facultad de Medicina de la UC en San Diego.

"Se ha debatido si es lógico o no, desde un punto de vista evolutivo, que los organismos unicelulares hagan esto --continúa--. Pero si pensamos en las bacterias como una comunidad cooperativa más que como células individuales tiene sentido".

El laboratorio de Corbett no siempre se centró en las bacterias. Por lo general, estudian cómo las células de mamíferos se dividen para dar lugar a espermatozoides y óvulos, un proceso llamado meiosis. Un aspecto de la meiosis que les interesa particularmente es cómo una familia de proteínas específica, llamada proteínas HORMA, ayuda a mantener la estabilidad del genoma durante esta división celular especializada.

Pero cuando un estudio de 2015 publicado por bioinformáticos de los Institutos Nacionales de Salud predijo que algunas bacterias también podrían producir proteínas HORMA, y que estas proteínas podrían estar involucradas en un nuevo tipo de sistema inmunológico, Corbett quedó intrigado.

"Soy un científico básico y estoy particularmente interesado en las conexiones evolutivas entre proteínas y vías que nunca esperarías que estuvieran relacionadas --explica Corbett, que también es científico visitante en la sucursal de San Diego del Instituto Ludwig para Investigación sobre el Cáncer--. Entonces me pregunté, ¿qué podrían estar haciendo estas proteínas en las bacterias?".

Se han secuenciado sus genomas a casi 75.000 bacterias diferentes. De ellas, Corbett cree que este nuevo sistema de defensa se encuentra en aproximadamente el 10 por ciento. Su equipo clonó el sistema, ahora llamado CBASS, en una cepa de laboratorio de 'E. coli' que generalmente es sensible a la infección por fagos. "Nos emocionó descubrir que CBASS proporcionaba inmunidad casi absoluta a los fagos", asegura Corbett.

Profundizando en ello, el equipo pasó a desentrañar una serie de detalles bioquímicos y estructurales sobre el sistema de defensa CBASS, que contiene varias proteínas. Así, descubrieron que las proteínas HORMA detectan la infección y luego estimulan una segunda proteína para sintetizar una segunda molécula mensajera. Esta molécula a su vez activa una enzima nucleasa que destruye el genoma de la bacteria, mata la célula y también evita que el fago se replique e infecte otras células.

Después de caer en desgracia hace un siglo, los fagos se están explorando una vez más como una terapia para las infecciones bacterianas resistentes a múltiples fármacos. Según Corbett, los investigadores podrían usar esta nueva información mecanicista sobre los sistemas inmunes bacterianos para ajustar los fagos para evadir estos sistemas, haciendo que las terapias de fagos sean más efectivas.

"Por otro lado, si podemos encontrar una manera de activar este sistema con un medicamento, podríamos lograr que las bacterias que contienen CBASS se maten --explica--. Hacer algo así realmente requiere que comprendamos claramente los mecanismos detallados en juego".

Pero primero, reconoce Corbett, la cuestión más importante es comprender la gran variedad de sistemas CBASS. "Hemos estudiado solo uno de los más de 6.000 sistemas distintos de CBASS, cada uno de los cuales codifica un conjunto diferente de sensores de infección, señalando proteínas y proteínas efectoras como la nucleasa en nuestro sistema. Comprender cómo funcionan estos diferentes conjuntos de partes y cómo las bacterias se han mezclado y emparejado a medida que evolucionan, nos darán una imagen más completa de cómo funciona todo y cómo podríamos intervenir mejor", concluye.