Los bacteriófagos "fagos" para abreviar son virus que infectan bacterias. Los fagos son altamente específicos del huésped y típicamente solo infectarán y matarán una especie individual o incluso una subespecie de bacterias. En comparación con los antibióticos convencionales, los fagos no matan indiscriminadamente las bacterias.Por lo tanto, cuando se usan como terapéuticos, los fagos no causan daño colateral a las bacterias beneficiosas "buenas" que viven en el intestino. Esta capacidad para atacar solo las bacterias que causan enfermedades ha llevado a que los fagos sean vistos como "balas mágicas" potenciales en la lucha contra las bacterias.infecciones, especialmente contra bacterias que han desarrollado resistencia a los antibióticos.
Sin embargo, la alta especificidad de los fagos también es una desventaja: los médicos deben administrar diferentes combinaciones de fagos para asegurarse de que esté presente el fago adecuado para atacar una sola infección bacteriana. Este enfoque no solo limita las posibilidades de que la terapia con fagos se convierta en unopción de tratamiento estandarizado, pero también encontrar un fago, o combinación de fagos, para cada infección se convierte en una tarea que requiere mucho tiempo y trabajo. Hasta ahora, los fagos tenían que aislarse primero de su entorno natural, probarse contra la cepa bacteriana s en cuestión y, lo más importante, secuenciar sus genomas para garantizar que sean seguros para su uso en humanos.
fagos genéticamente modificados
Bajo la dirección de Samuel Kilcher, un compañero de "Ambizione" financiado por la Fundación Nacional Suiza de Ciencia, los investigadores del Instituto de Alimentos, Nutrición y Salud IFNH en ETH Zurich han fagos reprogramados genéticamente para producir fagos sintéticos que reconocen y atacanuna gama más amplia de cepas bacterianas más allá de su huésped natural. Los investigadores informaron sus hallazgos en la revista Informes de celda .
En la parte inferior de las colas de fagos hay proteínas especializadas de unión al receptor que reconocen receptores específicos en las paredes celulares expuestas de una bacteria objetivo. "Utilizando la cristalografía de rayos X, desciframos la estructura atómica de la primera proteína de unión al receptor de un fago de Listeria,proporcionando el modelo estructural para la reingeniería de nuestros fagos ", dice el autor principal Matthew Dunne.
De forma similar a la construcción con bloques de Lego, los investigadores reunieron nuevas proteínas de unión al receptor al unir componentes proteicos derivados de diferentes fagos para proporcionar diferentes especificidades del huésped. Finalmente, los investigadores modificaron genéticamente los fagos de Listeria con sus proteínas de unión al receptor de diseño, lo que resultó en fagos quereconocer y matar nuevas cepas de la bacteria objetivo. Aunque estos fagos de diseño atacan a diferentes anfitriones nuevos, todos comparten el mismo genoma, excepto el gen que codifica sus proteínas de unión al receptor.
Cóctel de fagos como forma de terapia
Ahora podría usarse una mezcla de tales variantes de fagos para tratar a los pacientes. "Podríamos cubrir una amplia gama de huéspedes administrando varios fagos producidos sintéticamente en un solo cóctel", explica Kilcher. La diferencia con un cóctel de fagos de tipo salvaje esque los sintéticos podrían desarrollarse, producirse y adaptarse de una manera mucho más específica. Cultivar fagos artificiales en cultivo puro no es costoso ni requiere mucha mano de obra. "Podemos programarlos en consecuencia para casi cualquier propósito específico", agrega.
Junto con las aplicaciones terapéuticas, los investigadores también podrían usar los fagos sintéticos como marcadores de diagnóstico de estructuras moleculares específicas, como para detectar cepas patógenas entre una población bacteriana mixta.
Un largo camino por delante
Todavía hay muchos obstáculos que superar antes de que las terapias con fagos genéticamente modificados entren en la práctica clínica. El presente estudio es simplemente una prueba de concepto relacionada con Listeria como una bacteria modelo, que ocurre en los alimentos y puede causar infecciones graves en personas consistemas inmunes débiles
Los investigadores ahora planean crear fagos artificiales para combatir otros patógenos que a menudo son difíciles de tratar con terapia convencional como resultado de la resistencia a los antibióticos. Los ejemplos incluyen especies de Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae y Enterococcus. Los métodos para diseñar tales fagos sonaún no se ha desarrollado. "Cada fago y cada organismo huésped albergan desafíos particulares", enfatiza el profesor de ETH Martin Loessner, coautor del estudio y director del Laboratorio de Microbiología de Alimentos en IFNH. Sin embargo, él piensa que es solo una cuestión detiempo antes de que se desarrolle un banco de trabajo para tales patógenos.
Se invierte mucha esperanza en las terapias con fagos. Los fagos genéticamente modificados ya se han utilizado terapéuticamente en un caso. Hace unos meses, investigadores estadounidenses informaron en la revista Nature Medicine sobre un caso en el que un niño de 15 años que padece quísticaSe administró fagos a fibrosis para curar una infección severa causada por micobacterias. El tratamiento funcionó. Pero aún se necesitan ensayos clínicos de base amplia antes de que se pueda aprobar cualquier terapia con fagos.
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Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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