A medida que la resistencia a los antibióticos se acelera en una emergencia de salud global, los científicos casi se están volviendo al gusto, los virus que matan las bacterias.
Ahora, un nuevo estudio de la Universidad de Southampton revela que estos virus conocidos como fagos están diseñados para anular las sofisticadas defensas de las bacterias resistentes a los antibióticos.
Este avance brilla la luz sobre los mecanismos de defensa bacteriana previamente desconocidos y es un paso importante hacia el desarrollo de terapias de próxima generación que podrían reemplazar los antibióticos rotos.
Phage: depredadores bacterianos naturales
Los hongos, a menudo denominados «personas que comen bacterias», es un virus que se dirige y destruye las células bacterianas mientras dejan las células humanas intactas.
Su capacidad única para penetrar y matar bacterias los convierte en candidatos prometedores en la búsqueda continua de tratamiento para infecciones resistentes a los medicamentos.
El fago se asemeja a una jeringa del microscopio en la pierna. Cuando se enganchan en las bacterias, inyectan material genético y secuestran la maquinaria de la célula para replicarse.
Esto eventualmente se rompió las células bacterianas, liberando nuevas ondas de fago, continuando el asalto.
Sin embargo, las bacterias han desarrollado defensas complejas para alejar a los invasores de estos virus. Uno de los sistemas más comunes es un sistema que los científicos llaman Kiwa.
Kiwa: firewall molecular
El nombre del dios marino protegido de la mitología maorí, Kiwa actúa como un sistema de seguridad biológica.
El Dr. Franklin Nobrega, profesor asociado en la Universidad de Southampton y una unidad del Centro de Investigación Biomédica (BRC) del Instituto Nacional de Southampton (NIHR) Southampton (BRC), explicó:
Los investigadores de Southampton utilizaron técnicas de imagen de vanguardia para descifrar este complejo mecanismo de defensa. Descubrieron que Kiwa está compuesto por dos componentes moleculares, Kwaa y Kwab.
KWAA funciona como un sensor para detectar fagos invasores, mientras que KWAB funciona como una unidad de respuesta, uniendo y aboliendo el ADN del fago antes de comprender el control de las células bacterianas. Este mecanismo de dos pasos construye efectivamente una barrera molecular contra el ataque de fago.
Phage lucha con un señuelo
Sin embargo, fagos como los piratas informáticos digitales han desarrollado anti-mediciones. Algunos liberan proteínas miméticas que engañan a KWAB para que respondan a falsas amenazas.
Mientras que Kiwa se dirige al señuelo, el ADN del fago real se desliza en no detectado, comenzando una tarea destructiva dentro de las bacterias.
A pesar de esta táctica inteligente, Kiwa no es la única línea de bacterias defensivas. Otro mecanismo llamado RECBCD también puede identificar y destruir el ADN del fago.
Los señuelos de fagos pueden engañar al Kiwa o RECBCD individualmente, pero cuando ambos sistemas trabajan juntos, fallan y presentan un bloqueo doble que es mucho más difícil de elegir.
La necesidad urgente de abordar la resistencia a los antibióticos
La resistencia a los antibióticos es la crisis de salud pública aumentada.
Los expertos predicen que las infecciones resistentes a las drogas podrían causar hasta 10 millones de muertes por año para 2050, y el NHS ya ha gastado alrededor de £ 180 millones al año en tales casos. Con pocos antibióticos nuevos en desarrollo, la terapia de fagos se está reexaminando como una solución viable.
El equipo de Southampton está recolectando y catalogando los fagos que pueden evitar las defensas bacterianas. Hasta la fecha, han identificado más de 600 candidatos potenciales.
La nueva Iniciativa de Ciencias Ciudadanas está invitando al público a enviar muestras de agua sucia, una rica fuente de fagos y bacterias, para expandir su investigación.
Nobrega agregó: “Una comprensión más profunda de cómo funcionan estos mecanismos de defensa explicarán cómo explotar las debilidades y seleccionar el fago que es más probable que rompa las bacterias.
«Cuantas más muestras tenga, más probabilidades tendrá de encontrar el mejor fago para su trabajo».
Hacia un futuro impulsado por el fago
Comprender cómo funcionan los sistemas de defensa bacteriana como Kiwa y cómo los fagos los neutralizan puede ser clave para desarrollar tratamientos efectivos para las infecciones resistentes a los antibióticos.
Al explotar la carrera armamentista evolutiva entre los fagos y las bacterias resistentes a los antibióticos, los científicos esperan mantener un paso adelante en la protección de la salud humana.
A medida que continúa la investigación, estas ideas pueden cambiar la forma en que abordamos algunas de las amenazas bacterianas más letales del mundo que proporcionan una nueva línea de defensa cuando los antibióticos fallan.
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