Un equipo de investigadores de enfermedades infecciosas ha desarrollado un nuevo método para identificar genes de virulencia en Streptococcus pneumoniae, la principal causa de neumonía bacteriana. Usando esta técnica en un modelo de neumonía en ratón, pudieron obtener nuevos conocimientos sobre la progresión de laenfermedad y su interacción con el virus de la gripe.
"La neumonía bacteriana es mucho más común y más mortal después de una infección viral. Históricamente, muchas de las muertes durante los brotes de gripe, como la pandemia de 1918, se han atribuido a la neumonía neumocócica", dijo Jacqueline Kimmey, profesora asistente demicrobiología y toxicología ambiental en UC Santa Cruz y co-primer autor de un artículo sobre los nuevos hallazgos publicado el 28 de octubre en Microbio huésped celular.
Kimmey y sus colegas desarrollaron un nuevo método para realizar análisis de genes funcionales para identificar los genes que impulsan la virulencia en S. pneumoniae. Su método se basa en la poderosa tecnología de edición de genes conocida como CRISPR, que puede modificarse para silenciar selectivamente genes específicos conuna técnica llamada interferencia CRISPR. Los investigadores crearon una biblioteca combinada de cepas de S. pneumoniae en la que cada uno de los genes de las bacterias era el objetivo de la interferencia CRISPR en una de las cepas bacterianas.
El sistema de interferencia CRISPR fue inducible por el antibiótico doxiciclina, por lo que los genes no se silenciaron hasta que las bacterias que eran resistentes al antibiótico se introdujeron en ratones que recibieron alimento que contenía doxiciclina. Además, un "código de barras" genético en elLos ARN guía utilizados para apuntar a los genes silenciados permitieron a los investigadores rastrear fácilmente cada cepa después de la infección. Con un solo paso de secuenciación, pudieron identificar qué cepas habían sobrevivido y causado infecciones en los ratones.
"Es una forma muy eficaz de desactivar genes individuales y descubrir cuáles son importantes", explicó Kimmey.
El sistema también permitió a los investigadores evaluar una fase crucial de la infección cuando la mayoría de las bacterias mueren. Solo una pequeña cantidad de bacterias sobreviven a este "cuello de botella" y continúan causando una enfermedad invasiva.
"Los pulmones son realmente buenos para eliminar infecciones", dijo Kimmey. "Incluso cuando les dimos a los ratones una carga bastante alta de bacterias, hubo un gran cuello de botella y muy pocas bacterias llegaron a la sangre".
Los investigadores estimaron que tan solo 25 células bacterianas podrían sobrevivir al cuello de botella y causar enfermedades. También encontraron una sorprendente cantidad de variación en el resultado del cuello de botella, a pesar de que los ratones eran genéticamente idénticos y se infectaron a través de un protocolo cuidadosamente controladoLos efectos del cuello de botella eclipsaron los efectos del silenciamiento de genes, lo que resultó en una pequeña diferencia entre los ratones de control y aquellos en los que se silenciaron los genes bacterianos.
"No hubo consistencia en términos de qué cepas sobrevivieron, y hubo una gran variabilidad en el tamaño del cuello de botella", dijo Kimmey. "Sabemos que hay mucha variabilidad en la progresión clínica de la enfermedad en humanos, por lo quees muy emocionante ver tanta variación en este sistema altamente controlado ".
Los investigadores luego agregaron gripe al sistema, infectando a los ratones con influenza tipo A antes de introducir S. pneumoniae. En los ratones preinfectados con influenza, no hubo cuello de botella, y una dosis relativamente pequeña de bacterias causó una infección desenfrenada en elpulmones. Esto permitió a los investigadores evaluar los efectos del silenciamiento de genes sobre la virulencia de la bacteria.
Los resultados señalaron que varios genes desempeñan funciones importantes en las infecciones neumocócicas, incluidos genes identificados como factores de virulencia en estudios anteriores, como los genes de la cápsula bacteriana. Sorprendentemente, el gen de la principal toxina de la bacteria, la neumolisina, no parecía sernecesarios para el desarrollo de infecciones. Junto con otros hallazgos recientes, esto sugiere que la neumolisina puede ser más importante para la transmisión que para la supervivencia en el huésped, dijeron los investigadores.
Un aspecto misterioso de las infecciones por S. pneumoniae es que es un colonizador muy común del tracto respiratorio superior sin causar enfermedad en la mayoría de las personas.
"Realmente no sabemos qué controla eso", dijo Kimmey. Parece que hay una gran población de personas colonizadas, y normalmente eso está bien. Pero una infección viral puede predisponerlos y aumentar el riesgo de neumonía bacteriana. "
Para comprender mejor los resultados variables observados en este estudio, Kimmey dijo que planea usar el sistema de interferencia CRISPR para estudiar la progresión de las infecciones con mayor detalle. En entornos clínicos, la variabilidad en la progresión de la enfermedad se puede atribuir auna amplia gama de factores. En este estudio controlado, el proceso de infección en sí parecía ser muy variable.
"El sistema que desarrollamos nos brindó una forma muy elegante de mostrar la variabilidad de los resultados y lo que parece una variación aleatoria en el curso de las infecciones, incluso en un sistema controlado", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Cruz . Original escrito por Tim Stephens. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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