Los científicos de la Universidad de Rice están desarrollando estrategias para evitar que los gérmenes desarrollen resistencia a los antibióticos al evitarlos.
El laboratorio de Rice del bioquímico Yousif Shamoo identificó un mecanismo genético que permite a las bacterias desarrollar resistencia al mismo tiempo que propaga rápidamente la capacidad a otros en una población.
"Esto es realmente un doble golpe", dijo Shamoo. "Nuestro descubrimiento de que estas bacterias se vuelven más resistentes a los antibióticos y al mismo tiempo propaga su resistencia de manera más eficiente fue realmente sorprendente y preocupante".
Los investigadores esperan que este conocimiento ayude a predecir cuándo y cómo es probable que las cepas bacterianas desarrollen resistencia a los antibióticos futuros y tal vez actúen para detener, o al menos retrasar, el proceso. La investigación apareció en la revista Biología molecular y evolución .
Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, la resistencia a los antibióticos es responsable de cientos de miles de infecciones adquiridas en hospitales estadounidenses. Estas infecciones matan a miles de pacientes. Mientras se avanza en el control de los microbios que propagan la infección, la preocupación principal sigue siendoque las drogas desarrolladas para matar gérmenes finalmente dejarán de funcionar.
Hasta ahora, la única forma efectiva de evitar que los antibióticos pierdan su potencia ha sido usarlos con moderación, dijo Kathryn Beabout, una estudiante graduada de Rice y autora principal del nuevo artículo.
"Lo mejor que puede hacer es tratar de controlar cuando usa el antibiótico", dijo. "Pero nuestra idea es que si podemos predecir cómo va a surgir la resistencia, podemos idear estrategias para usar antibióticos en unforma más inteligente "
El laboratorio utilizó la evolución experimental para estudiar una combinación específica de bacterias y un antibiótico que no había estado en contacto común. La bacteria de interés era Enterococcus faecalis, que se encuentra en el tracto gastrointestinal. El antibiótico era tigeciclina, un medicamento altamente efectivo pero escasamente utilizadoderivado de la tetraciclina. El objetivo era ver cómo funcionaría la transferencia horizontal de genes, el medio por el cual las células transmiten mutaciones favorables, en presencia del antibiótico.
Funcionaron bastante bien, encontraron.
Eso se debió principalmente a un fragmento de ADN mutante conocido como Tn916, un transposón que puede cambiar su posición a lo largo del genoma, duplicarse y pasar a otras células en un proceso conocido como parasexualidad, el intercambio de material genético entre células. Tn916lleva el gen de resistencia a la tetraciclina llamado tetM, que se ha encontrado en muchos patógenos, según los investigadores.
Sin tigeciclina, Tn916 se mueve con poca frecuencia, ya que aproximadamente una de cada 120,000 bacterias transfiere su resistencia a otra bacteria. Pero en presencia del antibiótico, el movimiento de Tn916 aumentó a una de cada 50 bacterias, debido a una mutación que también causa la sobreproducción de tetMEl mecanismo de resistencia requirió la presencia de dos mutaciones, en Tn916 y en un gen que codifica la proteína ribosómica S10, que podían identificarse fácilmente a través de la secuenciación genética previa y posterior al experimento.
"Las tetraciclinas se unen al ribosoma de la célula y evitan que produzca proteínas", dijo Beabout. "TetM es una proteína que entra y quita las tetraciclinas y libera el ribosoma, pero generalmente no funciona contra la tigeciclina. No lo hicimos"no esperes verlo emerger ".
En sus experimentos, los investigadores descubrieron que las mutaciones condujeron a la producción de grandes cantidades de proteínas tetM. "Cuando tienes una abundancia de tetM, pueden tener un efecto contra la tigeciclina", dijo Beabout. "Lo que es realmente interesante".es que tetM está en un transposón conjugativo Tn916, que es un elemento de ADN que puede moverse alrededor del genoma y puede transferirse a otras células.
"Un efecto adicional de esta sobreexpresión de tetM es que el transposón Tn916 se mueve más", dijo. "Pasa de una célula a otra más. Así que estamos viendo resistencia y un aumento en la frecuencia a la cual la resistencia puede transferirde célula a célula y moverse alrededor de los genomas. Eso definitivamente es preocupante "
El laboratorio permitió que las colonias de E. faecalis crecieran rápidamente en biorreactores durante 19 y 24 días. Los resultados mostraron que las bacterias eran notablemente competentes para recoger el gen de resistencia. "Todas las células al principio tenían una copia del transposón,y durante todo el experimento comenzaron a adquirir copias adicionales. El número de copias del transposón estaba aumentando muy rápidamente ".
Shamoo espera que la investigación conduzca a medicamentos que inhiban los mecanismos de resistencia y preserven la efectividad de los nuevos antibióticos.
"Nuestro laboratorio realiza una forma de reconocimiento evolutivo de cómo las bacterias se volverán resistentes en el futuro", dijo Shamoo. "La industria farmacéutica y otros laboratorios pueden usar esta información para desarrollar medicamentos para adelantarse a los patógenos".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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