{"id":131426,"date":"2011-08-25T21:12:30","date_gmt":"2011-08-25T20:12:30","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/2011\/08\/25\/131426"},"modified":"2011-08-25T21:12:30","modified_gmt":"2011-08-25T20:12:30","slug":"la-e-coli-bomba-un-arma-inteligente-para-combatir-infecciones","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/2011\/08\/25\/131426","title":{"rendered":"La \u201cE. coli-bomba\u201d un arma inteligente para combatir infecciones"},"content":{"rendered":"

Las bombas inteligentes se pueden lanzar programadas para que se activen al detectar un blanco y lo destruyan. A las m\u00edticas V2 lanzadas desde Alemania en la Segunda Guerra Mundial, y a las m\u00e1s recientes utilizadas en la Guerra del Golfo, ya se les suma una bacteria capaz de activar la destrucci\u00f3n de otra cuando la detecta.<\/strong> Es el trabajo publicado<\/a> por un equipo de cient\u00edficos de Singapur. Han construido la bacteria explosiva partiendo de una Escherichia coli<\/em> (E. coli<\/em>), que normalmente habita en el intestino sin producir da\u00f1os, a la que han dotado de la capacidad de detectar la presencia de otra bacteria, Pseudomonas aeruginosa<\/em> (P. aeruginosa<\/em>), que provoca infecciones graves. Entre otras en pacientes que han sufrido quemaduras<\/a> y en los enfermos de fibrosis qu\u00edstica<\/a>.<\/p>\n

\"3\"<\/a> <\/p>\n

Una bomba inteligente.<\/strong> El artefacto en su trayectoria (1) detecta el blanco (4) mediante un sistema de guiado (3) y lo elimina al estallar la carga (2) que lleva consigo. Fuente de la imagen: BBC<\/a>.<\/span><\/p>\n

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La fibrosis qu\u00edstica<\/a> es una enfermedad hereditaria en la que las c\u00e9lulas que recubren las v\u00edas respiratorias superiores tienen alterada la permeabilidad de su membrana y forman un moco m\u00e1s viscoso de lo normal en el que P. aeruginosa<\/em> encuentra un ambiente propicio para su desarrollo. En muchos casos las infecciones de P. aeruginosa<\/em>, una bacteria naturalmente muy poco sensible a los antibi\u00f3ticos, se complican por la formaci\u00f3n de biopel\u00edculas de la bacteria y por intervenir cepas que se han hecho resistentes a varios antibi\u00f3ticos. Lograr nuevos procedimientos terap\u00e9uticos que la eliminen all\u00e1 donde se albergue en el enfermo ser\u00eda un buen avance.<\/p>\n

Los investigadores de Singapur han construido una estirpe de E. coli<\/em> modificada, la llamaremos \u201cE. coli<\/em>-bomba\u201d a la que han dotado de nuevas propiedades. B\u00e1sicamente son las mismas que definen a una bomba inteligente, capacidad de detectar que el blanco, en este caso P. aeruginosa<\/em>, se encuentra en los alrededores, producir entonces una sustancia antibi\u00f3tica que la mata, la pyocina S5, y por \u00faltimo que la bomba estalle para esparcir el antibi\u00f3tico en el cultivo y destruir el blanco.<\/p>\n

\"Msb201155-f1\"<\/a> <\/p>\n

La \u201cE. coli<\/em>-bomba\u201d.<\/strong> Lleva un sistema de detecci\u00f3n, la prote\u00edna LasR, que se activa cuando detecta homoseril lactona 3OC12HSL, la se\u00f1al que emite el blanco. Una vez que se realiza la detecci\u00f3n se activa la producci\u00f3n de E7, una prote\u00edna que provoca el estallido de la bomba, y de S5, un antibi\u00f3tico que mata al enemigo. Imagen del trabajo<\/a> comentado.<\/span><\/p>\n

Los planos de la bomba.<\/strong><\/span><\/p>\n

La carga de la bomba es la pyocina S5, una prote\u00edna que da\u00f1a la membrana de P. aeruginosa y aunque se difunde con facilidad no afecta a otras bacterias como E. coli<\/em>. Los investigadores han introducido el gen que codifica esta prote\u00edna en el interior de E. coli<\/em>, y para evitar que se produzca cuando no hay enemigo a la vista le han colocado una se\u00f1al que tan solo permite su producci\u00f3n en el momento en que el detector nota que hay cerca un grupo de P. aeruginosa<\/em>. Para detectar al enemigo los investigadores han dotado a la E. coli<\/em>-bomba de la capacidad de producir de forma continua una prote\u00edna que se activa al reconocer unas se\u00f1ales que P. aeruginosa<\/em> emite si se encuentra en suficiente n\u00famero para ser un peligro, se llama LasR. Las se\u00f1ales que reconoce se llaman detectores de qu\u00f3rum, porque realizan una funci\u00f3n similar a la del secretario de la comunidad de vecinos de contar si a la junta de propietarios asiste un n\u00famero bastante para que las decisiones sean v\u00e1lidas.<\/p>\n

LasR es lo que los bi\u00f3logos moleculares llaman un activador transcripcional, que como su nombre indica se dedica a permitir que se expresen algunos genes. Los genes que en la E. coli<\/em>-bomba se han colocado bajo su control son dos, el que dirige la producci\u00f3n de pyocina S5, y otro que codifica la producci\u00f3n de una prote\u00edna capaz de provocar el estallido de la propia E. coli<\/em> desde su interior, llamada prote\u00edna de lisis E7. Su misi\u00f3n es que la bomba estalle y el antibi\u00f3tico se difunda. Los dos genes se han colocado a continuaci\u00f3n de una se\u00f1al en el ADN en la que se inicia la expresi\u00f3n solo cuando LasR est\u00e1 activada.<\/p>\n

Funcionamiento.<\/strong><\/span><\/p>\n

Reunidos todos esos elementos que conforman la E. coli<\/em>-bomba veamos c\u00f3mo funciona. Empezamos por la detecci\u00f3n del enemigo. P. aeruginosa<\/em> produce la se\u00f1al detectora de qu\u00f3rum, que son compuestos que algunas bacterias vierten al ambiente, en este caso un tipo de homoseril-lactona. No hay que asustarse por el nombre, es un compuesto qu\u00edmico de tama\u00f1o peque\u00f1o, un amino\u00e1cido modificado. Nuestra bomba va navegando con la prote\u00edna LasR producida de forma constante en su interior pero que no es activa hasta que no se le une la homoseril-lactona en cuesti\u00f3n. La uni\u00f3n de homoseril-lactona a LasR ser\u00eda como el detonante que inicia la reacci\u00f3n explosiva en E. coli<\/em>, producir\u00e1 a la vez pyocina S5 y prote\u00edna de lisis E7. La explosi\u00f3n, f\u00edsicamente provocada por E7, disgrega la E. coli<\/em>-bomba y la pyocina se dispersa por el medio matando a P. aeruginosa<\/em>. \u00a1Misi\u00f3n cumplida!<\/p>\n

Campo de pruebas.<\/strong><\/span><\/p>\n

Los investigadores han comprobado que todo funciona, primero han medido que cada componente del sistema responde como se espera, la prote\u00edna LasR se produce de forma constante, las se\u00f1ales bajo su control no se activan si no hay homoseril-lactona, y tanto la producci\u00f3n de pyocina S5 como de E7 proceden eficazmente cuando la hay. Por \u00faltimo han comprobado que el conjunto de la E. coli<\/em>-bomba funciona, as\u00ed la bomba estalla, libera pyocina S5 y como resultado P. aeruginosa<\/em>, el enemigo, queda incapacitado para formar biopel\u00edculas.<\/p>\n

\"Bomba_estalla\"<\/a> <\/p>\n

La bomba estalla.<\/strong> La imagen de la izquierda muestra varias E. col<\/em>i-bombas inactivas, las de la imagen de la derecha se han activado y est\u00e1n en distintas fases del estallido. Microscop\u00eda electr\u00f3nica de barrido tomada de la figura 3 de la publicaci\u00f3n<\/a>. <\/span><\/p>\n

\"Biofilm+-bomba\"<\/a> <\/p>\n

Efecto devastador.<\/strong> La pyocina S5 producida por la bomba al detectar al enemigo y liberada en el estallido impide la formaci\u00f3n de biopel\u00edcula de P. aeruginosa<\/em>. Se muestran la superficie y las secciones de las capas de las biopel\u00edculas producidas por P. aeruginosa<\/em> en ausencia de E. coli<\/em>-bomba (izquierda) y en su presencia (derecha). En los perfiles los colores representan el espesor de la capa de P. aeruginosa<\/em> delgado en verde, medio en amarillo y grueso en rojo. Microscop\u00eda l\u00e1ser confocal tomada de la figura 6 de la publicaci\u00f3n<\/a>.<\/span><\/p>\n

\u00bfPreparados para la batalla?<\/strong><\/span><\/p>\n

Por el momento los investigadores han comprobado que la E. coli<\/em>-bomba reduce en un 90% la formaci\u00f3n de biopel\u00edculas de P. aeruginosa<\/em>. De aqu\u00ed hasta que se aplique para frenar las infecciones queda todav\u00eda un tiempo. La E. coli<\/em>-bomba no sirve en principio como medicamento, puede excluirse su uso como inyectable, ya que siendo una bacteria viva, y estando fuera del intestino, su lugar natural en el cuerpo, causar\u00eda ella misma graves trastornos. Es m\u00e1s, al estallar en la sangre, todo su contenido provocar\u00eda un trauma dif\u00edcil de superar. La administraci\u00f3n por v\u00eda nasal para combatir infecciones en los enfermos de fibrosis c\u00edstica y el uso en pomadas en las quemaduras, tendr\u00e1 tambi\u00e9n que esperar a que se realicen m\u00e1s ensayos e incluso a que se introduzcan diversas mejoras. Por el momento uno de los inconvenientes reside en el funcionamiento global de la propia bacteria modificada, crece, seg\u00fan muestran los datos que los investigadores publican sin m\u00e1s comentario, a velocidad mucho m\u00e1s lenta que la E. coli<\/em> no modificada. Un simple c\u00e1lculo con los datos publicados nos dice que invierte m\u00e1s del triple de tiempo para duplicarse, posiblemente porque la producci\u00f3n constante de LasR y la replicaci\u00f3n del pl\u00e1smido en el que se alberga todo el sistema de detecci\u00f3n y explosi\u00f3n, lastran su crecimiento. Pero al menos los autores del trabajo han probado que pueden construir una bacteria programada para responder ante un est\u00edmulo siguiendo pautas predefinidas por los cient\u00edficos, una de las metas de la biolog\u00eda sint\u00e9tica.<\/p>\n

REFERENCIA:<\/strong><\/span><\/p>\n

Saeidi et al.<\/em>, 2011. Engineering microbes to sense and eradicate Pseudomonas aeruginosa, a human pathogen. Molecular Systems Biology<\/em> 7<\/strong>: 521<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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