Se puede engañar a las bacterias para que envíen señales de muerte para detener el crecimiento de sus hogares protectores y viscosos que conducen a infecciones mortales, demuestra un nuevo estudio.
El descubrimiento realizado por investigadores de la Universidad Estatal de Washington algún día podría aprovecharse como una alternativa a los antibióticos para tratar infecciones difíciles. Reportaje en la revista, BiopelículaLos investigadores utilizaron los mensajeros, a los que denominaron vesículas extracelulares de la muerte (D-EV), para reducir el crecimiento de las comunidades bacterianas hasta en un 99,99% en experimentos de laboratorio.
“Al agregar las vesículas extracelulares muertas al entorno bacteriano, estamos engañando a las células bacterianas”, dijo Mawra Gamal Saad, primera autora del artículo y estudiante de posgrado en la Escuela de Ingeniería Química y Bioingeniería Gene y Linda Voiland de WSU. “Las células no saben qué tipo de vehículos eléctricos son, pero los absorben porque están acostumbradas a tomarlos de su entorno, y con eso, las señales fisiológicas dentro de las células cambian del crecimiento a la muerte”.
La resistencia bacteriana es un problema creciente en todo el mundo. En Estados Unidos, al menos 2 millones de infecciones y 23.000 muertes son atribuibles cada año a bacterias resistentes a los antibióticos, según los Centros para el Control de Enfermedades de Estados Unidos. Cuando los médicos usan antibióticos para tratar una infección bacteriana, algunas de las bacterias pueden esconderse dentro de su hogar viscoso y difícil de penetrar llamado biopelícula. Estas subpoblaciones de células resistentes pueden sobrevivir al tratamiento y pueden crecer y multiplicarse, lo que provoca infecciones crónicas.
“Son resistentes porque tienen un sistema adaptativo muy avanzado y bien organizado”, afirmó Saad. “Una vez que hay un cambio en el entorno, pueden adaptar sus vías intracelulares muy rápidamente y cambiarlas para resistir los antibióticos”.
En su nuevo estudio, los investigadores descubrieron que las vesículas extracelulares son clave para gestionar el crecimiento de la biopelícula protectora. Las vesículas, pequeñas burbujas de 30 a 50 nanómetros o aproximadamente 2.000 veces más pequeñas que un mechón de cabello, transportan moléculas desde las células, ingresan y luego reprograman las células vecinas y actúan como un sistema de comunicación entre células.
Como parte de este estudio, los investigadores extrajeron las vesículas de un tipo de bacteria que causa neumonía y otras infecciones graves. Determinaron que las bacterias inicialmente secretan vesículas, llamadas vehículos eléctricos de crecimiento, con instrucciones para hacer crecer su biopelícula, y luego, dependiendo de los nutrientes disponibles, la disponibilidad de oxígeno y otros factores, envían vehículos eléctricos con nuevas instrucciones para detener el crecimiento de la biopelícula.
Los investigadores pudieron aprovechar las vesículas con instrucciones para detener el crecimiento y usarlas para engañar a las bacterias para que eliminen la biopelícula en todas las etapas de su crecimiento. Incluso cuando las biopelículas estaban sanas y crecían rápidamente, siguieron las nuevas instrucciones de los vehículos eléctricos mortales y murieron. Los vehículos eléctricos mortales pueden penetrar fácilmente la biopelícula porque son productos naturales secretados por las bacterias y tienen la misma estructura de pared celular, por lo que las células no los reconocen como un enemigo extraño.
“Al engañar a las bacterias con estos vehículos eléctricos mortales, podemos controlar su comportamiento sin darles la oportunidad de desarrollar resistencia”, dijo Saad. “El comportamiento de la biopelícula simplemente cambió del crecimiento a la muerte”.
El profesor de WSU y autor correspondiente Wen-Ji Dong, que ha estado estudiando las vesículas durante varios años, inicialmente pensó que todas las vesículas secretadas por bacterias promoverían el crecimiento celular. Los investigadores se sorprendieron cuando descubrieron que las biopelículas más antiguas proporcionaban instrucciones para apagarse.
“Así que ahora estamos prestando atención a las vesículas extracelulares secretadas por biopelículas más antiguas porque tienen potencial terapéutico”, dijo.
Los investigadores están solicitando financiación para investigación de los Institutos Nacionales de Salud para continuar investigando exactamente cómo funcionan los mensajeros y qué tan bien funciona el proceso con otros tipos de bacterias u hongos. Están trabajando con la Oficina de Comercialización de WSU y han solicitado una patente provisional.
2024-03-05 20:29:38
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