Descubren cómo los virus fagos engañan a las bacterias y pueden ayudar a combatirlas

Los fagos son virus que infectan y parasitan a las bacterias y cada vez más se los investiga como potenciales terapias contra enfermedades que van desde las infecciosas hasta las no transmisibles. El interés creció a partir de que hay pacientes que no responden bien cuando reciben antibióticos, que son medicamentos contra las bacterias.

Se está viviendo un renacimiento de la fagoterapia como complemento. Sus orígenes se remontan a más de 100 años atrás. El microbiólogo franco-canadiense Felix d’Herelle y el británico Frederick Twort fueron pioneros. En aquella época se probó la eficacia de esa terapia para tratar desde la fiebre tifoidea hasta el cólera.

Ahora, uno de los últimos estudios fue realizado por investigadores en Dinamarca y Nueva Zelanda y publicado en la revista Nature. El equipo estuvo dirigido por el profesor Peter Fineran, de la Universidad de Otago, y el doctor Rafael Pinilla-Redondo, de la Universidad de Copenhague.

El trabajo reveló un mecanismo por el cual los fagos pueden suprimir la inmunidad de las bacterias. Un avance que podría ayudar a entender mejor cómo es la dinámica de los microbios en el ambiente, hacer edición de genes y desarrollar tratamientos más eficaces, entre otras aplicaciones biotecnológicas.

Se sabe que las bacterias cuentan con un sistema inmunitario que se conoce como CRISPR-Cas. Ese sistema las protege precisamente de la infección por los virus fagos. Entonces, al tomar fragmentos del ADN de los fagos se los añade al genoma de la bacteria. Así, la bacteria tiene un banco de memoria de infecciones por fagos pasadas, que archiva como si fueran “fichas policiales”. Lo utiliza para identificar y degradar a otros fagos.

Sin embargo, no todo es tan fácil para las bacterias. “Lo interesante es que los fagos han evolucionado diferentes maneras de superar estos sistemas de defensa, es como una carrera armamentística evolutiva. Las bacterias tienen CRISPR-Cas, así que los fagos han desarrollado anti-CRISPR, lo que les permite bloquear los complejos inmunitarios de las bacterias”, explicó el científico español David Mayo-Muñoz, que fue uno de los coautores.

“Lo que hemos descubierto es una forma totalmente nueva de que los fagos puedan detener los sistemas CRISPR-Cas”, resaltó. “El descubrimiento es emocionante para la comunidad científica porque proporciona una mayor comprensión de cómo se pueden detener las defensas CRISPR-Cas”, añadió.

Investigadores anteriores demostraron que algunos fagos tienen secuencias repetidas CRISPR en sus genomas. Pero el nuevo estudio aportó más.

“Si entra un virus, parte de su ADN se añade al banco de memoria de la bacteria, y en el proceso pasa de ADN a ARN. Cada ARN actúa como una guía para que el sistema CRISPR-Cas pueda identificar y destruir correctamente al fago invasor. Cada adición al banco de memoria está dividida por una secuencia repetida CRISPR, que se apila como sujetalibros entre cada secuencia de fago”, explicó.

Los científicos demostraron ahora que los fagos cargan las bacterias con esas repeticiones de ARN para detener CRISPR-Cas. El profesor Fineran, jefe del laboratorio Phi de Otago, indicó que los ARN anti-CRISPR ciegan a los complejos inmunitarios de las bacterias.

“Los fagos tienen componentes de los sistemas CRISPR-Cas bacterianos en sus propios genomas. Los utilizan como imitadores moleculares en su propio beneficio para silenciar el sistema inmunitario de las bacterias y permitir la replicación de los fagos”, precisó. “Este imitador molecular arruina las defensas de las bacterias y la función del sistema; es básicamente un señuelo”, dijo.

El descubrimiento es la primera prueba de un mecanismo anti-CRISPR de ARN, que tiene una secuencia genética más corta que los que se habían detectado anteriormente. Como se basan en secuencias de repetición CRISPR conocidas, tenemos la posibilidad de diseñar anti-CRISPR de ARN para todos los sistemas CRISPR-Cas y sus aplicaciones específicas”, expresó.

Durante la última década se ha desarrollado una técnica de edición genética a partir de lo que se sabe sobre el sistema CRISPR Cas de las bacterias, y se ha convertido en una herramienta para cambiar o “editar” piezas del ADN de una célula, con aplicaciones muy amplias que van desde el mejoramiento de la ganadería hasta el desarrollo de terapias para humanos.

En el caso del estudio en Dinamarca y Nueva Zelanda, los investigadores esperan crear una técnica anti-CRISPR para contrarrestar el sistema de las bacterias.

“Estamos encantados de poder ofrecer una visión totalmente nueva de cómo los fagos luchan con sus huéspedes bacterianos. Esperamos que estos ARN anti-CRISPR proporcionen un nuevo enfoque para ayudar a controlar las tecnologías CRISPR-Cas”, aclaró Fineran.

En diálogo con Infobae, la médica Leda Guzzi, de la Sociedad Argentina de Infectología, que publicó recientemente un artículo sobre la situación de la fagoterapia, comentó tras leer el nuevo estudio: “Se trata de un descubrimiento muy interesante que revela que los fagos podrían suprimir al sistema de defensas de las bacterias, específicamente el sistema CRISPR-Cas. Eso permitiría una mayor eficiencia en la actividad de los bacteriófagos contra las bacterias multirresistentes”.

En el contexto actual en el que la resistencia antimicrobiana está creciendo y convirtiéndose en un gran problema de salud pública por el impacto en morbilidad y mortalidad que conlleva, “los bacteriófagos y la fagoterapia emergen como alternativas reales al problema de la resistencia a los antibióticos”, sostuvo Guzzi.

“Los fagos tienen la capacidad de coevolucionar con las bacterias —afirmó la experta—. Esto significa que si una bacteria es atacada y desencadena mecanismos de defensa o resistencia, los fagos pueden en un segundo tiempo adaptarse a esos cambios. Se pueden volver nuevamente activos contra la bacteria. Este descubrimiento publicado en Nature va en esa línea. Incluso los fagos se pueden entrenar para volverse activos contra bacterias resistentes y esto les otorga un enorme potencial en la lucha contra microorganismos multiresistentes a los antibióticos”.