Riesgos emergentes de la resistencia antimicrobiana y la terapia con fagos

La Resistencia a los antimicrobianos (RAM) es un problema serio para la salud pública en todo el mundo. Ocurre cuando las bacterias cambian y se vuelven resistentes a los medicamentos usados para tratar infecciones. Una gran preocupación son las bacterias Multirresistentes (MR), que son difíciles de tratar porque resisten muchos antibióticos. Para enfrentar este tema, los científicos están buscando otras formas de tratar infecciones, una de las cuales se llama Terapia con fagos.

#¿Qué es la Terapia con Fagos?

La terapia con fagos utiliza virus que atacan y matan específicamente a las bacterias, conocidos como bacteriófagos o fagos. Este método no es nuevo; se utilizó antes de que se descubrieran los antibióticos. Recientemente, ha habido un renovado interés en este enfoque porque ha demostrado ser prometedor para tratar infecciones serias causadas por bacterias MR. Varios estudios reportan resultados positivos usando terapia con fagos. Sin embargo, surge un desafío cuando las bacterias evolucionan para resistir estos fagos, lo que hace que el tratamiento sea menos efectivo.

#Cómo las Bacterias Resisten a los Fagos

Las bacterias pueden desarrollar resistencia a los fagos de un par de maneras. Un método común es a través de mutaciones, que pueden causar la pérdida de receptores que los fagos utilizan para entrar en las bacterias. Además, algunas bacterias pueden adquirir sistemas de defensa que les ayudan a repeler fagos. En los últimos años, se han encontrado muchos sistemas de defensa nuevos. Estos sistemas pueden agruparse según sus mecanismos para detectar infecciones por fagos.

Los investigadores han notado que estos sistemas de defensa suelen encontrarse cerca unos de otros en lo que se llama "islas de defensa". Este agrupamiento ha facilitado que los científicos descubran nuevos sistemas. El conflicto continuo entre las bacterias y los fagos es evidente en cuántos sistemas de defensa existen en los genomas bacterianos.

#Integrones: Un Jugador Clave en la Resistencia

Los integrones son elementos genéticos importantes en las bacterias que les ayudan a adaptarse a su entorno. Son como sistemas de almacenamiento que pueden capturar y retener nuevos genes. Estos genes suelen ser útiles para la supervivencia, especialmente en entornos difíciles. Los integrones consisten en una parte central que contiene un gen para integrar nuevos genes y una parte variable donde se almacenan los nuevos genes.

Un tipo específico de integrón, llamado integrones móviles (IM), a menudo está relacionado con otros elementos genéticos móviles. Esta conexión permite un fácil intercambio de genes entre bacterias. Inicialmente, se encontraron integrones móviles en bacterias específicas que mostraban resistencia a los medicamentos en la década de 1950. Ahora, son comunes en muchas bacterias peligrosas, llevando numerosos genes de resistencia contra varios antibióticos.

Curiosamente, algunos de los casetes de genes encontrados dentro de los integrones móviles aún no se entienden. Los investigadores creen que estos casetes de genes desconocidos podrían desempeñar roles importantes en la supervivencia bacteriana. Dada la importancia de la depredación por fagos, los científicos están investigando si estos casetes desconocidos incluyen genes que defienden contra los fagos.

#Investigación sobre Sistemas de Defensa contra Fagos

En estudios recientes, los científicos han seleccionado varios de estos casetes de genes desconocidos de una base de datos. Usaron técnicas de clonación para investigar si estos casetes pueden conferir resistencia a los fagos. Varios programas informáticos predijeron que algunos de estos casetes podrían estar involucrados en la defensa bacteriana contra los fagos.

A través de pruebas de laboratorio usando diferentes fagos, los investigadores pudieron identificar nuevos sistemas de defensa contra fagos. Nombraron estos nuevos sistemas Casetes de Defensa contra Fagos (CDF). Cada CDF identificado mostró la capacidad de proteger a las bacterias de al menos un tipo de fago, y se confirmó que eran parte de casetes integrones funcionales, lo que significa que podrían moverse entre diferentes bacterias.

#El Impacto de los CDF en Otras Bacterias

Investigaciones adicionales demostraron que los CDF identificados no solo protegen a E. coli, sino que también brindan resistencia en otros patógenos significativos como K. pneumoniae y P. aeruginosa. Esto muestra que los CDF pueden transferirse entre bacterias y potencialmente impactar la propagación de la resistencia a los fagos en varios patógenos.

Los investigadores también descubrieron que diferentes combinaciones de CDF podrían trabajar juntas. Al mezclar diferentes CDF en un entorno de laboratorio, encontraron que la protección contra múltiples fagos podría aumentar. Por ejemplo, ciertos arreglos de CDF podrían ofrecer una fuerte protección contra fagos específicos mientras mantienen la resistencia a los antibióticos.

#Entendiendo el Costo de la Resistencia

Si bien tener múltiples sistemas de defensa es beneficioso, puede traer un costo para las bacterias. Los integrones pueden acumular estas defensas, pero la carga de llevar múltiples sistemas de resistencia puede afectar negativamente la condición de las bacterias. En estudios, los impactos en la condición de diferentes CDF variaron ampliamente. Algunos sistemas tuvieron poco o ningún costo, mientras que otros redujeron significativamente la capacidad de las bacterias para prosperar y reproducirse.

Los investigadores realizaron experimentos para medir cómo diferentes CDF afectaban la condición de E. coli y K. pneumoniae. Dependiendo del fondo genético, la presencia de ciertos CDF podría mejorar o perjudicar la condición de las bacterias. Estos efectos en la condición son cruciales para entender cómo se propagan los sistemas de resistencia entre las poblaciones bacterianas.

#Implicaciones para la Terapia con Fagos

Los hallazgos sobre los CDF y su papel en los sistemas de defensa bacteriana tienen implicaciones significativas para la terapia con fagos. Dado que la terapia con fagos ha ganado interés como un tratamiento alternativo para combatir infecciones resistentes a los antibióticos, entender cómo las bacterias resisten a los fagos es crucial.

La presencia de sistemas de defensa dentro de los integrones móviles sugiere que las bacterias pueden adaptarse rápidamente a la presión ejercida por los fagos. Si los fagos se convierten en un método de tratamiento más común, la capacidad de las bacterias para adquirir rápidamente mecanismos de resistencia podría complicar la efectividad de estas terapias.

#La Carrera Armamentista Continua

La lucha entre las bacterias y sus fagos es una batalla continua. A medida que se descubren nuevos sistemas de resistencia, está claro que la carrera armamentista entre estas dos entidades seguirá. Los integrones, con su capacidad para reunir y compartir genes de defensa, juegan un papel central en esta dinámica. El estudio de estos sistemas será crítico para idear estrategias efectivas para aprovechar la terapia con fagos en la lucha contra la resistencia a los antibióticos.

#Conclusión

En resumen, la resistencia a los antimicrobianos es un desafío urgente para la salud pública que está llevando a los investigadores a buscar métodos de tratamiento alternativos como la terapia con fagos. El descubrimiento de nuevos sistemas de defensa contra fagos dentro de los integrones muestra que las bacterias tienen medios sofisticados para resistir no solo a los antibióticos, sino también a los fagos. Entender estos mecanismos será clave para implementar con éxito la terapia con fagos y garantizar su efectividad contra el creciente problema de las bacterias resistentes a los antibióticos.

A medida que el campo evoluciona, la investigación continua sobre la relación entre fagos, bacterias y elementos genéticos móviles será vital para dar forma a los enfoques médicos futuros para tratar infecciones y gestionar la resistencia.