Seis mil cepas de bacterias bajo el mismo techo

En el invierno de 1915, el soldado raso Ernest Cable llegó al Hospital Estacionario Número 14 en Wimereux, Francia, en malas condiciones. Los soldados del ejército británico apostados en el frente occidental de la Primera Guerra Mundial estaban siendo arrasados por una variedad de enemigos microscópicos. En el caso de Cable, se trataba de Shigella flexneri, la bacteria que causa la disentería.

Un bacteriólogo militar llamado William Broughton-Alcock tomó una muestra de Shigella flexneri del cuerpo de Cable después de la muerte del soldado, acaecida el 13 de marzo de 1915. Probablemente fue conservada con vida en agar-agar, con un sello de parafina, y finalmente fue renombrada como NCTC 1 cuando se convirtió en el primer espécimen en ser agregado a la Colección Nacional de Cultivos Tipo (NCTC, por su sigla en inglés) del Reino Unido, la biblioteca más antigua de bacterias patógenas humanas en el mundo dedicada a compartir cepas con otros científicos. La colección cumple 100 años en 2020.

Administrada por Public Health England, agencia ejecutiva del Departamento de Salud y Asistencia Social en el Reino Unido, la NCTC resguarda alrededor de seis mil cepas bacterianas que representan más de novecientas especies que pueden infectarnos, enfermarnos, lisiarnos y matarnos. (Las cepas son variaciones genéticas de especies). De las casi ochocientas colecciones de cultivos registradas en 78 países, es una de las pocas dedicadas a bacterias clínicamente relevantes, es decir, a especies que nos enferman.

Alrededor de la mitad de los microorganismos en las colecciones de cultivos del mundo son bacterias, lo cual eclipsa el número de virus y hongos. Aunque muchos científicos actualmente están enfocados en combatir la propagación del nuevo coronavirus, las bacterias continúan superando a nuestros sistemas inmunitarios y a los antibióticos. Las consideramos invasoras en nuestro mundo, pero, realmente, nosotros vivimos en el de ellas.

“Bajo cualquier criterio posible, justo o razonable, las bacterias son (y siempre han sido) las formas de vida dominantes en la tierra”, escribió el biólogo evolutivo, Stephen Jay Gould.

La colección suministra cepas microbianas verificadas de origen conocido a muchos de los microbiólogos clínicos del mundo. Estos científicos estudian cómo evolucionan las bacterias; prueban protocolos de seguridad para patógenos infecciosos; desarrollan vacunas, medicamentos contra el cáncer y tratamientos para enfermedades metabólicas; además, estudian el creciente problema de la resistencia a los antimicrobianos.

Por ejemplo, la asesina de Cable fue revivida de su forma congelada por Kate Baker, microbióloga de la Universidad de Liverpool, y sus colegas, como parte de un esfuerzo para entender cómo la Shigella flexneri ha evolucionado en el transcurso del último siglo. Todavía mata a alrededor de 164.000 personas al año, la mayoría niños.

El equipo secuenció el genoma del NCTC 1 y lo comparó con otras cepas aisladas en 1954, 1984 y 2002. Solo el dos por ciento del genoma de la bacteria había cambiado a lo largo de un siglo, pero esos cambios estaban relacionados con una virulencia más alta, evasión a la respuesta inmunitaria y mayor resistencia a los antimicrobianos.

Cuando los investigadores como Baker descubren una nueva especie o cepa, pueden depositarla en la NCTC.

“Su ciencia puede ser reproducida, porque otras personas pueden estudiarla”, dijo Sarah Alexander, la científica principal y curadora de la colección. “Podría haber nuevas aplicaciones para esas cepas”.

“Desde mi perspectiva, es una de las colecciones más importantes en el mundo”, dijo Jörg Overmann, director de la Colección Alemana de Microorganismos y Cultivos Celulares, una de las de más extensas y diversas del mundo.

Gérmenes sin fines de lucro

La colección fue inaugurada en Londres en 1920 en el Instituto Lister de Medicina Preventiva. Sus primeros doscientos cultivos —incluido el de Cable— fueron depositados por sir Frederick William Andrewes, un patólogo que estudió la disentería durante la Primera Guerra Mundial.

La organización envió dos mil cepas a varias instituciones de manera gratuita durante el siguiente año. Las bacterias se entregaban vivas en un medio de agar-agar con yemas de huevo de Dorset y sellado con parafina.

Los protocolos de seguridad todavía no estaban vigentes: en 1922, tres investigadores de la NCTC se contagiaron de tularemia, o fiebre de los conejos, durante un experimento en el cual frotaron el bazo de un conejillo de Indias infectado de Francisella tularensis contra la piel cicatrizada de un conejillo de Indias saludable.

La colección fue trasladada a una granja al norte de Londres en 1939, una decisión afortunada ya que el instituto fue bombardeado durante la Segunda Guerra Mundial. En 1947, el curador limitó la colección a cepas médicas y veterinarias. La colección comenzó a cobrar a los científicos 2 chelines y 6 peniques por cepa, alrededor de 5 dólares actuales.

En las siguientes décadas, la creciente colección se mudó de regreso a Londres y elevó sus precios. En la actualidad, es una organización sin fines de lucro que es autosuficiente a través de la venta de cepas, que usualmente tienen un costo de entre 85 y 375 dólares.

“Necesito asegurarme de que las colecciones sean científicamente relevantes y financieramente sólidas”, dijo Julie Russell, jefa de colecciones de cultivos en Public Health England, que también cuenta con colecciones de virus y hongos patogénicos.

La NCTC resguarda muchas bacterias relevantes para los avances médicos. Alexander Fleming, quien descubrió la penicilina, depositó dieciséis cepas en la colección entre 1928 y 1948. Fleming fue la fuente de NCTC 4842, la bacteria Haemophilus influenzae, extraída de su propia nariz. Betty Hobbs, la destacada experta en intoxicación por alimentos que identificó a la Clostridium perfringens como la culpable de muchas enfermedades transmitidas por la comida, depositó más de veinte cepas relacionadas.

Un subconjunto de sus aportaciones es la Colección Murray, recopilada por Everitt George Dunne Murray durante la primera mitad del siglo XX a partir de excremento, orina, sangre, líquido cefalorraquídeo y otros fluidos corporales provenientes de personas enfermas de todo el mundo. Las 683 cepas de la subcolección datan del periodo en que los antibióticos se volvieron de uso general.

“Nos da este panorama de una era sobre la cual no tenemos mucha información, pero que es crítica para entender cómo llegamos a la crisis antimicrobiana en la que estamos actualmente”, dijo Baker.

La colección también ha secuenciado los genomas de alrededor de la mitad de las cepas y ha puesto a disposición del público esos datos para la investigación genética.

Bacteria adentro, bacteria afuera

En 2019, la colección envió 3803 ampollas de bacterias a 63 países. Entre los géneros y especies más solicitados estuvieron Clostridium (una de las principales causas de la gastroenteritis), E. coli (360 cepas, algunas peligrosas, otras inofensivas), estafilococos (que causan infecciones que van de leves a fatales), Mycobacterium (responsable de la tuberculosis y la lepra, entre otras afecciones) y la salmonela (proveniente de alimentos contaminados).

Son enviadas desde un centro de distribución fuera de Londres bajo estrictos protocolos, con instrucciones para un manejo seguro. La mayoría de las bacterias tienen un nivel de bioseguridad de 2 o 3, que significa que pueden causar enfermedades graves o letales, pero existe una cura. El nivel 4, el más mortífero, es solo para virus.

La colección también está creciendo a un buen ritmo.

“Recibimos entre cincuenta y doscientas cepas al año de todo tipo de fuentes”, dijo Jake Turnbull, un microbiólogo de la colección.

Algunas son de reciente descubrimiento, llamadas cepas tipo. Otras provienen de colecciones históricas o son depositadas por científicos que se jubilan o cambian el foco de su investigación y quieren que sus cepas tengan un futuro.

Los nuevos especímenes son cultivados en agar-agar para garantizar que estén vivos y libres de contaminación, suspendidos en un caldo crioprotector rico en azúcar, liofilizados a alrededor de -33 grados Celsius durante tres o cuatro horas, asegurados con algodón esterilizado, sellados con flama en una ampolla hermética y almacenados a casi 4 grados Celsius. No todos los especímenes sobreviven el almacenamiento a largo plazo.

“El proceso que usamos es muy similar al desarrollado en la década de los treinta”, dijo Russell.

Cada muestra debe venir con una descripción de su origen, identificación y características especiales que se agregan a una base de datos en la cual se pueden realizar búsquedas.

“Hace cincuenta años, solo se recibía una carta escrita a mano con una cepa”, relató Alexander. “Ahora es posible que recibamos cepas a las que se les ha secuenciado el genoma entero”.

Es probable que la resistencia a los antimicrobianos sea una de las preocupaciones más apremiantes de la salud pública en los próximos años. De los 49 antibióticos actualmente en desarrollo, solo se han aprobado 4 y menos de una cuarta parte proviene de nuevas clases de fármacos.

Las muestras que son estudiadas, donadas y conservadas en la NCTC y en otras colecciones de cultivos seguramente desempeñarán un papel en los avances médicos de las décadas por venir, al igual que la de Cable lo hizo un siglo después de que murió.

Alexander está muy consciente de esta visión a largo plazo. Los científicos que añaden sus microorganismos a la colección “dejan su legado”, afirmó.

“Inmortalizas tu ciencia. Tenemos la esperanza de que, dentro de cien años, las personas puedan acceder a cepas depositadas por científicos cien años antes”.

(c) The New York Times 2020