Luchando la buena batalla contra las bacterias
Un equipo de investigación dirigido por Scott Medina, profesor asistente de ingeniería biomédica en Penn State, ha desarrollado una pequeña proteína que puede apuntar a un patógeno específico para adherirse y destruirlo sin dañar las bacterias buenas. Crédito: The Medina Group/Penn State
Las bacterias resistentes a los medicamentos podrían provocar más muertes que el cáncer para 2050, según un informe encargado por el Reino Unido en 2014 y respaldado conjuntamente por el gobierno del Reino Unido y Wellcome Trust. En un esfuerzo por reducir las posibles infecciones causadas por 10 millones de muertes en todo el mundo, el investigador de Penn State, Scott Medina, ha desarrollado un péptido, o proteína pequeña, que puede atacar a un patógeno específico sin dañar las buenas bacterias que refuerzan el sistema inmunológico.
Medina, profesora asistente de ingeniería biomédica, dirigió el equipo que publicó sus resultados el 4 de enero en Nature Biomedical Engineering.
«Uno de los mejores mecanismos de protección que tenemos para prevenir infecciones son las bacterias beneficiosas que habitan nuestros cuerpos, conocidos como comensales», dijo Medina. «Por ejemplo, a menudo evitamos la intoxicación alimentaria porque nuestros intestinos ya están poblados por bacterias beneficiosas. No hay espacio para que el patógeno se arraigue y colonice. Si elimina las bacterias buenas, los patógenos oportunistas pueden aprovecharse y causar infecciones».
Los antibióticos pueden acabar con una infección, pero también pueden acabar con las bacterias buenas, creando una oportunidad para una infección secundaria potencialmente fatal. La exposición repetida a los antibióticos también puede generar bacterias resistentes a los medicamentos. El potencial de infección secundaria y bacterias resistentes a los medicamentos también es válido para las infecciones en otras partes del cuerpo, según Medina.
Dirigido por el estudiante de doctorado en ingeniería biomédica Andrew W. Simonson, primer autor del artículo, el El equipo se propuso desarrollar un péptido que pudiera erradicar el patógeno que causa la tuberculosis (TB), una de las 10 principales causas de muerte en todo el mundo, sin dañar las bacterias beneficiosas circundantes.
«Existen excelentes estrategias de control y tratamientos para la tuberculosis, lo que la hace en gran parte prevenible y tratable, pero la TB resistente a los medicamentos es una amenaza emergente que está en camino de convertirse en un grave problema de salud mundial», dijo Medina. «Es una perspectiva aterradora».
Para desarrollar un antibacteriano específico de patógenos contra la TB, los investigadores observaron el patógeno en sí. El patógeno de la TB está envuelto en una envoltura gruesa que es difícil de penetrar, especialmente en comparación con otras bacterias.
«La envoltura tiene poros, aunque canales a través de los cuales el patógeno toma nutrientes y metabolitos», dijo Medina. «Preguntamos si podíamos imitar estos canales para diseñar antibacterianos que crearían agujeros en la envoltura bacteriana y, en última instancia, matarían al patógeno».
Los investigadores crearon un péptido que parece alterar la capa protectora externa del patógeno, lo que hace que las bacterias de la TB sean susceptibles a los antibióticos y mueran, pero no interactúa con las bacterias buenas. Medina dijo que actualmente están estudiando el mecanismo exacto por el cual el péptido ataca al patógeno de la TB, pero sospechan que tiene algo que ver con un ácido graso que vive en la superficie del patógeno.
«No hay muchos diferencias bioquímicas entre el patógeno objetivo y las bacterias buenas, a excepción de este lípido superficial», dijo Medina. «Creemos que la interacción de nuestro péptido con este ácido graso es una de las cosas que impulsan esta interacción preferencial».
También señaló la delgada región de carbohidratos de la bacteria. En otros tipos de bacterias, los carbohidratos forman una gruesa barrera defensiva que parece aislar a las bacterias contra el péptido.
«No está del todo claro por qué esto funciona, pero está funcionando con la TB», dijo Medina. «Hay una mejora de 10 veces en la efectividad de los antibióticos en este patógeno en relación con otras bacterias buenas».
A continuación, los investigadores planean investigar cómo administrar el péptido para tratar la TB en un sistema modelo completo . Los péptidos tienden a descomponerse cuando se inyectan, dijo Medina, por lo que su equipo está trabajando para desarrollar un aerosol que permitiría a una persona inhalar los péptidos directamente al tejido pulmonar infectado.
«Una vez que comprendamos por qué este péptido se dirige a la TB y cómo administrar el péptido como una terapia viable, podemos usar esta plataforma para diseñar antibacterianos contra otros patógenos pulmonares», dijo Medina.
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Los científicos arrojan nueva luz sobre cómo las bacterias pulmonares se defienden contra la neumonía. Naturaleza Ingeniería Biomédica (2021). DOI: 10.1038/s41551-020-00665-x Información de la revista: Nature Biomedical Engineering
Proporcionado por la Universidad Estatal de Pensilvania Cita: Fighting the good fight against bacteria (2021 , 6 de enero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-good-bacteria.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.