En la batalla contra la resistencia a los antibióticos, muchos científicos han estado tratando de desplegar virus naturales llamados bacteriófagos que pueden infectar y matar bacterias.
Los bacteriófagos matan bacterias a través de diferentes mecanismos que los antibióticos, y pueden apuntar a cepas específicas, lo que las convierte en una opción atractiva para superar la resistencia a múltiples fármacos. Sin embargo, encontrar y optimizar rápidamente bacteriófagos bien definidos para usar contra un objetivo bacteriano es un desafío.
En un nuevo estudio, los ingenieros biológicos del MIT demostraron que podían programar rápidamente bacteriófagos para matar diferentes cepas de E. coli haciendo mutaciones en una proteína viral que se une a las células huésped. Estos bacteriófagos modificados también son menos propensos a provocar resistencia en las bacterias, encontraron los investigadores.
"Como vemos cada vez más en las noticias, la resistencia bacteriana continúa evolucionando y es cada vez más problemática para la salud pública", dice Timothy Lu, profesor asociado de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación y de ingeniería biológica del MIT."Los fagos representan una forma muy diferente de matar bacterias que los antibióticos, que es complementaria a los antibióticos, en lugar de tratar de reemplazarlos".
Los investigadores crearon varios fagos modificados genéticamente que podrían matar a E. coli cultivada en el laboratorio. Uno de los fagos recién creados también pudo eliminar dos cepas de E. coli que son resistentes a los fagos naturales de una infección de la piel en ratones.
Lu es el autor principal del estudio, que aparece en la edición del 3 de octubre de Celda . El postdoc MIT Kevin Yehl y el ex postdoc Sebastien Lemire son los autores principales del artículo.
virus de ingeniería
La Administración de Drogas y Alimentos ha aprobado un puñado de bacteriófagos para matar bacterias dañinas en los alimentos, pero no se han utilizado ampliamente para tratar infecciones porque encontrar fagos de origen natural que se dirigen al tipo correcto de bacteria puede ser una tarea difícil y lentaproceso.
Para hacer que tales tratamientos sean más fáciles de desarrollar, el laboratorio de Lu ha estado trabajando en "andamios" virales diseñados que pueden reutilizarse fácilmente para atacar diferentes cepas bacterianas o diferentes mecanismos de resistencia.
"Creemos que los fagos son un buen juego de herramientas para matar y derribar los niveles de bacterias dentro de un ecosistema complejo, pero de una manera específica", dice Lu.
En 2015, los investigadores utilizaron un fago de la familia T7, que mata naturalmente a E. coli, y demostraron que podían programarlo para atacar a otras bacterias intercambiando diferentes genes que codifican las fibras de la cola, la proteína que utilizan los bacteriófagos parase adhieren a los receptores en las superficies de las células huésped.
Si bien ese enfoque funcionó, los investigadores querían encontrar una manera de acelerar el proceso de adaptación de los fagos a un tipo particular de bacteria. En su nuevo estudio, idearon una estrategia que les permite crear y probar rápidamente unnúmero mucho mayor de variantes de fibra de cola.
De estudios previos de la estructura de la fibra de la cola, los investigadores sabían que la proteína consiste en segmentos llamados láminas beta que están conectadas por bucles. Decidieron intentar mutar sistemáticamente solo los aminoácidos que forman los bucles, mientras preservan la estructura de la lámina beta.
"Identificamos regiones que pensamos que tendrían un efecto mínimo sobre la estructura de la proteína, pero podrían cambiar su interacción de unión con la bacteria", dice Yehl.
Crearon fagos con aproximadamente 10,000,000 de fibras de cola diferentes y las probaron contra varias cepas de E. coli que habían evolucionado para ser resistentes al bacteriófago no diseñado. Una forma en que E. coli puede volverse resistente a los bacteriófagos es mutando los receptores "LPS"para que se acorten o se pierdan, pero el equipo del MIT descubrió que algunos de sus fagos modificados podrían matar incluso cepas de E. coli con receptores LPS mutados o faltantes.
Otros objetivos
Lu y Yehl ahora planean aplicar este enfoque para atacar otros mecanismos de resistencia utilizados por E. coli, y también esperan desarrollar fagos que puedan matar otros tipos de bacterias dañinas ". Esto es solo el comienzo, ya que hay muchos otrosandamios virales y bacterias para atacar ", dice Yehl. Los investigadores también están interesados en usar bacteriófagos como una herramienta para atacar cepas específicas de bacterias que viven en el intestino humano y causan problemas de salud.
"Ser capaz de golpear selectivamente esas cepas no beneficiosas podría darnos muchos beneficios en términos de resultados clínicos en humanos", dice Lu.
La investigación fue financiada por la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa, los Institutos Nacionales de Salud, el Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU. / Oficina de Investigación del Ejército a través del Instituto MIT para Nanotecnologías de Soldados, y la Beca de Apoyo núcleo del Instituto Koch del Instituto Nacional del Cáncer.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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