Un equipo científico en el Centro de Regulación Genómica (CRG) y Pulmobiotics S.L. ha creado la primera ‘píldora viva’ para tratar bacterias resistentes a los antibióticos que se expanden en las superficies de los implantes médicos. El equipo científico desarrolló el tratamiento eliminando una habilidad común de las bacterias que causa la enfermedad, transformándola para que ataque a los microbios perjudiciales.
El tratamiento experimental se probó en catéteres infectados in vitro, ex vivo e in vivo. Se trataron con éxito infecciones mediante los tres métodos de prueba. Según los autores, la inoculación de la terapia bajo la piel de los ratones acabó con las infecciones en el 82% de los animales tratados.
Estos hallazgos son un primer paso muy importante para el desarrollo de nuevos tratamientos de las infecciones que afectan a los implantes médicos, tales como catéteres, marcapasos e implantes prostéticos. Dichas infecciones son altamente resistentes a los antibióticos y son la causa del 80% de todas las infecciones contraídas en hospitales.
El estudio se publica hoy en la revista Molecular Systems Biology. Este trabajo ha recibido el apoyo de la Fundación ‘la Caixa’ a través de la convocatoria CaixaResearch de Salud, el Consejo Europeo de Investigación (ERC), el proyecto MycoSynVac en el marco del programa Horizonte 2020 de investigación e innovación de la Unión Europea, la Generalitat de Catalunya y el Instituto de Salud Carlos III.
El nuevo tratamiento se dirige específicamente a los biofilms, colonias de células bacterianas que se pegan sobre una superficie. Las superficies de los implantes médicos presentan las condiciones ideales para el desarrollo de biofilms, donde forman estructuras impenetrables que impiden que los antibióticos o el sistema inmunitario humano destruyan las bacterias allí incrustadas. Las bacterias asociadas a los biofilms pueden ser mil veces más resistentes a los antibióticos que las bacterias libres.
El Staphylococcus aureus es una de las especies de bacterias más comunes asociadas a los biofilms. Las infecciones por S. Aureus no responden a los antibióticos convencionales, y es necesario intervenir quirúrgicamente a los pacientes para extraer los implantes médicos infectados. Las terapias alternativas pasan por el uso de anticuerpos o enzimas, pero son tratamientos de amplio espectro altamente tóxicos para los tejidos y las células sanas, y causan efectos secundarios no deseados.
La hipótesis de partida consistió en introducir organismos vivos que produjeran enzimas directamente en las inmediaciones de los biofilms como una forma más segura y económica para tratar las infecciones. Las bacterias son un vector ideal, ya que tienen genomas pequeños que pueden modificarse mediante la simple manipulación genética.
El equipo científico escogió modificar el Mycoplasma pneumoniae, una especie común de bacterias que carece de pared celular. Esto permite liberar más fácilmente las moléculas terapéuticas que combaten la infección y, a la vez, contribuye a evitar su detección por parte del sistema inmunitario humano. Otras ventajas de usar M. pneumoniae como vector incluyen el bajo riesgo de que desarrolle nuevas habilidades y su incapacidad de transferir sus genes modificados a otros microbios de los alrededores.
El M. pneumoniae se modificó previamente para que no causara enfermedades. Alteraciones adicionales permitieron que produjera dos enzimas distintas que disuelven los biofilms y atacan las paredes celulares de las bacterias incrustadas. El equipo científico también modificó las bacterias para que secretaran enzimas antimicrobianas de forma más eficiente.
El equipo científico tiene como primer objetivo usar las bacterias modificadas para tratar el desarrollo de biofilms alrededor de tubos endotraqueales, ya que M. pneumoniae está naturalmente adaptado al pulmón. “Nuestra tecnología, basada en la biología sintética y en la bioterapéutica viva, ha sido diseñada para cumplir con todos los estándares de seguridad y eficacia para su aplicación en el pulmón, siendo las enfermedades respiratorias uno de los primeros objetivos. Nuestro próximo reto es abordar la producción y fabricación a gran escala, y esperamos comenzar los ensayos clínicos en 2023,” declara María Lluch, co-autora del estudio y directora científica de Pulmobiotics.
Las bacterias modificadas también podrán aplicarse a largo plazo en otras enfermedades. “Las bacterias son vehículos ideales para la ‘medicina viva’ porque pueden transportar cualquier proteína terapéutica para tratar la causa de una enfermedad. Uno de los grandes beneficios de la tecnología es que una vez que llegan a su destino, los vectores bacterianos ofrecen una producción continua y localizada de la molécula terapéutica. Como cualquier vehículo, nuestras bacterias pueden modificarse con cargas distintas dirigidas a enfermedades diferentes, con más aplicaciones potenciales en el futuro,” dice el profesor de investigación Luis Serrano, director del CRG y co-autor del estudio.
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