Los bacteriófagos, conocidos informalmente como fagos, son virus que pueden atacar y matar bacterias específicas. Ocurren en todas partes del mundo natural. Precisamente porque se combinan con un solo tipo específico de bacteria, los investigadores y los médicos esperan que los fagos puedan ser modificados paracombatir ciertas infecciones bacterianas. Por ejemplo, la industria alimentaria ya está utilizando estos fagos para destruir los patógenos en los productos alimenticios por métodos naturales.
Sin embargo, la ingeniería genética de fagos con el fin de personalizarlos para aplicaciones específicas sigue siendo un proceso muy desafiante y lento. Es particularmente difícil modificar los fagos para combatir bacterias Gram-positivas como estafilococo . La incorporación de un genoma de fago sintético en bacterias Gram-positivas hasta ahora ha sido muy problemático, ya que sus paredes celulares son muy gruesas.
fagos de diseño personalizado
Sin embargo, ahora puede estar amaneciendo una nueva era en el uso de bacteriófagos, ya que un equipo de investigadores dirigido por Martin Loessner, profesor de Microbiología de Alimentos en ETH Zurich, acaba de presentar una nueva plataforma tecnológica en un artículo publicado en la revista PNAS . Esto permite a los científicos modificar genéticamente los genomas de fagos sistemáticamente, proporcionarles una funcionalidad adicional y finalmente reactivarlos en un "sustituto" bacteriano, una célula de Listeria deficiente en la pared celular, o forma L.
El nuevo banco de trabajo de fagos permite que tales virus se creen muy rápidamente y la "caja de herramientas" es extremadamente modular: permite a los científicos crear casi cualquier bacteriófago para diferentes propósitos, con una gran variedad de funciones.
"Anteriormente era casi imposible modificar el genoma de un bacteriófago", dice Loessner. Además, los métodos eran muy ineficientes. Por ejemplo, un gen solo estaba integrado en un genoma existente en una pequeña fracción de los fagosPor lo tanto, aislar el fago modificado a menudo era como buscar una aguja en un pajar.
"En el pasado teníamos que detectar millones de fagos y seleccionar aquellos con las características deseadas. Ahora podemos crear estos virus desde cero, probarlos en un período razonable y, si es necesario, modificarlos nuevamente", enfatiza Loessner.
Planificación de fagos en la computadora
Samuel Kilcher, especialista en virología molecular, ha desempeñado un papel clave en el avance: utilizó métodos de biología sintética para planificar el genoma de un bacteriófago en el tablero de dibujo y ensamblarlo en un tubo de ensayo a partir de fragmentos de ADN. Al mismo tiempouna vez nuevas, se incorporaron funciones adicionales en el genoma del fago, como las enzimas para disolver la pared celular bacteriana. Además, Kilcher es capaz de eliminar los genes que le dan al fago propiedades no deseadas, como la integración en el genoma bacteriano o la producción decitotoxinas.
Para reactivar un fago a partir de ADN sintético, el genoma se introdujo en formas esféricas, deficientes en la pared celular pero viables de la bacteria Listeria Listeria en forma de L. Según el modelo genético, estas células bacterianas producen todos loscomponentes del fago deseado y asegúrese de que las partículas de virus se ensamblen correctamente.
Los investigadores también descubrieron que las células esféricas de Listeria no solo son capaces de crear sus propios fagos específicos, sino también aquellos capaces de atacar a otras bacterias. Por lo general, un huésped solo genera sus propios virus específicos. Por lo tanto, la Listeria en forma de L es adecuada comoincubadora prácticamente universal para bacteriófagos.
Si las células de Listeria se llevan al punto donde se rompen lisis, los bacteriófagos se liberan y pueden aislarse y multiplicarse para su uso en terapia o diagnóstico.
solo los fagos virulentos son adecuados
"Un requisito previo clave para utilizar bacteriófagos sintéticos efectivos es que su genoma no puede integrarse en el genoma del huésped", enfatiza Kilcher. Si esto sucede, el virus ya no representa una amenaza para la bacteria. Sin embargo, utilizando este nuevo método,los científicos pudieron simplemente reprogramar tales fagos integradores para que vuelvan a ser interesantes para aplicaciones antibacterianas.
Los dos investigadores no están particularmente preocupados por las posibles resistencias contra los fagos. E incluso si hubiera alguna, por ejemplo, debido a que una bacteria cambia las estructuras de su superficie para evitar que el virus se adhiera, la nueva tecnología hace posible desarrollar una adecuadafago contra el cual una bacteria aún no ha desarrollado resistencia.
Los investigadores también piensan que el peligro de liberación involuntaria es muy pequeño: debido a que los bacteriófagos, tanto naturales como sintéticos, son extremadamente específicos del huésped, no pueden sobrevivir por mucho tiempo sin su huésped. Esta alta especificidad también evita que los bacteriófagos cambiena una nueva bacteria huésped. "Adaptarse a la estructura de la superficie de un huésped diferente tomaría mucho tiempo en la naturaleza", dice Loessner.
Cerca de una aplicación práctica
Con esta nueva tecnología, el equipo de Loessner ha hecho un gran avance hacia la aplicación de bacteriófagos sintéticos para su uso en la terapia, el diagnóstico o la industria alimentaria. Los científicos están logrando superar las limitaciones asociadas con el uso de fagos naturales ". Nuestra caja de herramientas podríaayuda a explotar el potencial de los fagos ", dice Loessner. Los investigadores han solicitado una patente para su tecnología. Ahora esperan encontrar licenciatarios para producir los fagos para terapia y diagnóstico.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Original escrito por Peter Rüegg. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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