Washington, D.C.- Pneumocystis es un género complejo de hongos patógenos que causan neumonía grave, especialmente en personas inmunocomprometidas, como aquellas con VIH/SIDA o que han recibido trasplantes de órganos. Sin embargo, los mecanismos por los cuales infecta a un organismo huésped –y cómo adquiere resistencia a los tratamientos conocidos– permanecen en gran medida desconocidos, lo que dificulta enormemente el desarrollo de nuevas terapias.
Una nueva herramienta ofrece un camino a seguir. En un reciente artículo publicado en mBio, investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Cincinnati en Ohio informaron haber logrado modificar genéticamente Pneumocystis murina, una especie del hongo que infecta a los ratones. Su enfoque utiliza vesículas extracelulares (VE), provenientes de los pulmones de los ratones, para entregar moléculas modificadoras de genes dentro de las células fúngicas. Los resultados, tanto de pruebas de laboratorio como en animales, demostraron que el hongo modificado expresó las modificaciones genómicas introducidas.
“Este es realmente el primer uso de VE del huésped como un mecanismo de transporte para introducir ADN y material nucleico en organismos patógenos”, afirmó el Dr. A. George Smulian, investigador de enfermedades infecciosas y autor principal del estudio, quien ha estudiado la maquinaria genética de Pneumocystis durante décadas.
Pneumocystis ha sido históricamente poco comprendido y difícil de estudiar, en parte porque el hongo solo se replica en su huésped mamífero –lo que dificulta su cultivo en laboratorio– y en parte porque las especies individuales infectan a huéspedes específicos. El Pneumocystis que infecta a un ratón no es la misma especie que infecta a una persona. Muchos microbios comparten esta limitación, dejando sin respuesta preguntas clave sobre la genética y los mecanismos, y Pneumocystis ha representado durante mucho tiempo una clase más amplia de patógenos médicamente importantes que son difíciles de estudiar experimentalmente.
Los científicos han sabido durante mucho tiempo que las VE actúan como pequeños mensajeros, transportando lípidos, proteínas y material genético entre células. Antes de este estudio, el biólogo molecular Steve Sayson, Ph.D., quien lideró la investigación, había estado examinando las VE dentro del entorno del huésped donde vive Pneumocystis, tratando de determinar qué nutrientes específicos se transferían de las VE a Pneumocystis. Ese trabajo lo llevó a sospechar que las VE también podrían usarse para transferir herramientas de edición genética como CRISPR-Cas9, un complejo de moléculas que se puede utilizar para editar secciones específicas del genoma, como un caballo de Troya que entrega una carga oculta al patógeno.
La investigación previa del Dr. Smulian sobre el hongo, combinada con el trabajo del Dr. Sayson sobre las VE, llevó a los investigadores a identificar y verificar objetivos genéticos y transformaciones exitosas. La nueva herramienta, según el Dr. Sayson, permite a los investigadores utilizar modelos de ratón para comprender el funcionamiento genético de los hongos, particularmente aquellos relacionados con la infección. Los investigadores afirman que la estrategia podría extenderse más allá de Pneumocystis a otros patógenos fúngicos obligados y restringidos al huésped. Debido a que todos los tejidos mamíferos presentan VE, el enfoque proporciona un marco potencial para entregar herramientas genéticas a organismos que han resistido la manipulación de laboratorio tradicional.
Una de las mutaciones que se dirigieron, dijo el Dr. Sayson, se ha relacionado con el desarrollo de resistencia a un fármaco profiláctico común entre las personas inmunocomprometidas. “Así que ahora podemos investigar ese proceso para determinar qué está causando la resistencia”, dijo. “Quizás podamos desarrollar un fármaco mejor”. Eso sería particularmente útil en partes del mundo donde las personas con VIH/SIDA no tienen acceso a atención médica de alta calidad y pueden estar gravemente inmunocomprometidas, dijo el Dr. Smulian.
El siguiente paso, según el Dr. Sayson, es encontrar formas de comprender mejor la transformación genética iniciada por las VE. El nuevo trabajo mostró cómo cambiar un solo gen en una sola región, pero el Dr. Sayson dijo que debería ser posible controlar más genes y el nivel de expresión. “Y hay mucho más que podemos hacer”, afirmó.
La investigación fue financiada por una beca de los Institutos Nacionales de la Salud que fomenta la exploración y el desarrollo de nuevas herramientas utilizadas para estudiar patógenos difíciles como Pneumocystis. La beca proporcionó financiación para propuestas experimentales con ideas innovadoras para nuevas herramientas, en lugar de probar hipótesis sobre los patógenos.
“Hay grandes posibilidades con esta caja de herramientas molecular”, dijo el Dr. Sayson.
La beca es única en el sentido de que fomenta la investigación sobre el desarrollo de herramientas y técnicas fundamentales para mejorar la comprensión de los patógenos que son difíciles de estudiar, lo cual es clave para ampliar la capacidad de investigar esos patógenos. El apoyo a estudios adicionales de las interacciones microbianas, los procesos fundamentales, las relaciones dinámicas y los mecanismos evolutivos microbianos es el foco de ASM Mechanism Discovery.
