Científicos de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) y del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) han desarrollado un sistema de nanoencapsulación basado en envoltorios de lípidos, para aumentar la eficacia de los bacteriófagos en la terapia fágica oral. La investigación ha demostrado que la nanoencapsulación lipídica confiere a los bacteriófagos una mayor resistencia a la acidez del estómago y aumenta su tiempo de residencia en el tracto intestinal en un modelo de pollos de engorde que simula las condiciones de las granjas de producción aviar. La tecnología desarrollada podría aplicarse a bacteriófagos con diferentes morfologías para su uso en terapia fágica, tanto en animales como en seres humanos.
La eficacia de los bacteriófagos encapsulados se ha probado tratando los animales con bacteriófagos específicos contra la bacteria zoonótica Salmonella. Los resultados muestran una significativa reducción de la concentración intestinal de Salmonella, más prolongada en el tiempo cuando la terapia aplicada ha sido con bacteriófagos encapsulados, en comparación con el efecto de los no encapsulados.
La terapia oral con bacteriófagos ha demostrado ser una herramienta factible y eficaz para el control de infecciones causadas por diferentes patógenos bacterianos. En estudios anteriores, el Grupo de Microbiología Molecular de la UAB publicó el aislamiento y la caracterización de tres bacteriófagos virulentos (UAB_Phi20, UAB_Phi78, y UAB_Phi87) específicos para Salmonella, y mostró su eficacia en la reducción de la concentración de esta bacteria zoonótica en un modelo de pollitos White Leghorn libres de patógenos específicos (SPF), y en diversas matrices alimentarias contaminadas experimentalmente. No obstante, en esa investigación se observaron dos limitaciones en el uso de los bacteriófagos en la terapia oral: la reducida estabilidad de los bacteriófagos en ambientes extremadamente ácidos, como el del estómago, y su bajo tiempo de residencia en el tracto intestinal .
Para superar estas limitaciones, los investigadores han desarrollado un sistema de nanoencapsulación basado en cápsulas de lípidos (liposomas) que han aplicado los tres bacteriófagos virulentos mencionados para poder comparar el efecto de los bacteriófagos encapsulados y los no encapsulados en la disminución de la concentración de Salmonella en el ciego intestinal de un modelo de pollos de engorde infectados experimentalmente. La experimentación se ha llevado a cabo en el Servicio de Granjas y Campos Experimentales de la UAB, simulando las condiciones de una granja real.
A raíz de este estudio se han desarrollado cápsulas a escala nanométrica con un diámetro medio de 320 nm y una carga positiva de 33 mV. Las nanocápsulas que contienen los bacteriófagos han sido observadas por criomicroscopía electrónica (Cryo-TEM) y por microscopía confocal. Los investigadores han observado como el recubrimiento con lípidos permite que los bacteriófagos encapsulados sean significativamente más estables en los fluidos gástricos. El recubrimiento también mejora significativamente la retención de los bacteriófagos en el tracto intestinal de los pollos de engorde. Después de 72 horas se detectaron bacteriófagos encapsulados en el 38,1% de los animales, mientras que los no encapsulados fueron detectados sólo en el 9,5% de los animales.
En experimentos de terapia oral, una vez que el tratamiento se detuvo, la protección conferida por los bacteriófagos no encapsulados desapareció, mientras que la proporcionada por los bacteriófagos encapsulados persistió durante al menos una semana.
La metodología desarrollada permite la encapsulación de bacteriófagos de diferente tamaño y morfología, demuestra las ventajas de utilizar bacteriófagos encapsulados en la terapia fágica oral y, además, su tamaño nanométrico permite su adición al agua potable y al pienso para los animales.
La investigación se ha llevado a cabo conjuntamente por el grupo de Microbiología Molecular del Departamento de Genética y Microbiología de la UAB, dirigido por Montserrat Llagostera, y el grupo Supramolecular Nanochemistry & Materials del ICN2, dirigido por el profesor ICREA Daniel Maspoch. El trabajo ha sido publicado recientemente en la revista Applied and Environmental Microbiology y es parte del trabajo de la tesis doctoral con mención internacional de Joan Colom Comas titulada "Studies of the molecular features of three Salmonella phages for use in phage therapy and of encapsulation methodologies to improve oral phage administration”.
Los resultados de este trabajo ha permitido la tramitación de la solicitud de una patente europea compartida por la UAB, el ICN2 e ICREA (Institución Catalana de Investigación y Estudios Avanzados).
Artículo:
Colom J, Cano-Sarabia M, Otero J, Cortés P, Maspoch D, Llagostera M. Liposome-encapsulated bacteriophages for enhanced oral phage therapy against Salmonella. Applied and Environmental Microbiology (2015) doi:10.1128/AEM.00812-15.
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