Investigan los “superpoderes” de las bacterias resistentes a los antibióticos

Un científico de la City University of New York (CUNY) analiza el mecanismo motor del patógeno de la gonorrea. Cuando éste se encuentra desactivado, la bacteria deja de ser infecciosa

Por Maria Fernanda Ziegler, desde Nueva York (EE.UU.)  |  Agência FAPESP – Aunque son comúnmente imperceptibles, hay más bacterias que vagan por el cuerpo de una persona que las propias células humanas. Las bacterias están no solamente en el cuerpo humano sino en todas partes, gracias a su capacidad de desarrollar herramientas y mecanismos supeditados a sus necesidades de nadar, digerir avena en el estómago de alguien o incluso volverse resistente a los antibióticos.

Con esta premisa, Nicolas Biais, profesor asistente de la City University of New York (CUNY), procura comprender las estructuras y los mecanismos –o como suele decirlo él: los superpoderes– de las bacterias para buscar nuevas formas de combate contra las enfermedades. Biais es el líder del laboratorio de Microbiología Mecánica en el Brooklyn College, donde estudia de qué manera interactúa el patógeno que provoca la gonorrea con las células humanas.

“La Neisseria gonorrhoeae solía ser un problema años atrás, fundamentalmente para el Ejército. Por suerte descubrieron la penicilina. Pero las bacterias tienen la capacidad de pasar información y se volvieron más resistentes durante las últimas décadas, a punto tal de que el 33% de los pacientes con gonorrea tratados en los hospitales estadounidenses está constituido por casos resistentes a antibióticos”, dijo Biais durante su conferencia en la FAPESP Week New York.

Este encuentro, que tuvo lugar en la City University of New York (CUNY) entre los pasados días 26 y 28 de noviembre de 2018, congregó a investigadores brasileños y estadounidenses con el objetivo de estrechar las colaboraciones en el ámbito de la investigación científica.

Biais hace hincapié en que la gonorrea puede convertirse durante los próximos años en una de las más importantes enfermedades de transmisión sexual, con 100 millones de nuevos casos anuales en el mundo. “La causa de esto reside en que las bacterias están volviéndose más resistentes; pero todo superpoder conlleva también una debilidad”, dijo.

Uno de los elementos claves para la formación de microcolonias de Neisseria gonorrhoeae –raramente se las encuentra solas sino en hubs con centenares de ellas– es la acción de las fibras bacterianas retráctiles denominadas pili de tipo IV. Estas estructuras toman parte en múltiples aspectos de la fisiología de estas bacterias: la motilidad, la adherencia, la infección, la captación de ADN y la formación de biopelículas.

En un estudio realizado junto con la Universidad de Arizona, Biais descubrió que al desactivar el mecanismo molecular que rige la retracción de los pili de tipo IV, las bacterias dejan de ser infecciosas.

“Encontramos distintas formas de estudiar este mecanismo: en primer lugar observando el movimiento individual de cada bacteria. Posteriormente logramos ver directamente como actúan en forma colectiva. Descubrimos que la habilidad de estos pequeños brazos y su fuerza resultan esenciales para la infección, a punto tal de que, al quitárselos, las bacterias dejan de ser infecciosas”, dijo.

Los investigadores también demostraron que la retracción de las microcolonias de N. gonorrhoeae puede ejercer una fuerza 100 mil veces mayor que el peso de una sola bacteria.

“Químicamente son iguales, pero no hay infección. Cuando las mismas interactúan con células humanas, es posible ver una cadena de reacciones, no sólo químicas sino también físicas. Pero cuando no existe esa fuerza (proveniente de los pili) nada de esto sucede. Es como si estuviesen masajeando. Lo que estamos intentando entender en nuestro laboratorio es cómo podemos contar con distintos tipos de masajes o, mejor dicho, con diferentes formas de interacción con diversos huéspedes”, dijo.

Desconectar el sistema, desde la bacteria hasta el cáncer

Kevin Gardner, director de la Iniciativa en Biología Estructural del Advanced Science Research Center, de la CUNY, también estudia las estructuras atómicas de las moléculas para entender cómo interactúan las mismas entre sí y con las actividades biológicas.

Con base en estudios en el área de la biología estructural, el grupo de investigadores que Gardner encabeza descubrió que las proteínas emplean mecanismos sensoriales comunes, pese a la gran diversidad de sus funciones y de sus ambientes biológicos.

“Cuanto más entendamos la biología, empezando por la estructura a nivel atómico, más fácil se tornará la comprensión de sus mecanismos y sus funciones”, sostuvo también durante su conferencia en la FAPESP Week.

Uno de los descubrimientos realizados por este grupo de investigadores indica que para sobrevivir en ciertos ambientes como el fondo del mar, algunas bacterias deben detectar la luz para adaptarse a los cambios que surgen en dichos ambientes. “Ese mecanismo de detección de la luz azul permite que cuenten con una especie de reloj interno. A nivel molecular, se llega a estos procesos mediante una cascada de interacciones entre proteínas.”

Otro resultado que Gardner mostró se relaciona con el cáncer humano y su conexión con la sensibilidad al oxígeno. En el estudio se analizaron tumores sólidos que no poseen venas sanguíneas creciendo en su interior. “Sin embargo, tan pronto como un tumor se vuelve lo suficientemente grande como para que pueda visualizárselo, sus sensores empiezan a buscar oxígeno. Hallan maneras de secuestrar oxígeno del organismo y de controlar tanto cuanto puedan a las células sanguíneas”, dijo.

“Por eso elaboramos una pequeña molécula que actúa como una droga capaz de desconectar el sistema. Para alegría nuestra, esto está probándose ahora en ensayos clínicos, en Texas. A lo mejor encontramos una manera de aplicar la ciencia que estamos haciendo y suministrarle un tratamiento a una gran cantidad de pacientes”, dijo.