Nueva Terapia con Bacteriófagos para Pacientes Quemados Infectados con Gérmenes Multirresistentes
Durante el Congreso de EBA (Asociación Europea de Quemaduras) que se realizó en Finlandia en los primeros días de setiembre, hemos asistido a la presentación de un trabajo Innovador y con un futuro muy promisorio en la lucha contra gérmenes multirresistentes que son habituales infectantes en los pacientes con quemaduras extensas y profundas.
Las Especies del género Pseudomonas prosperan en un conjunto diverso de nichos ecológicos e incluyen patógenos humanos como Pseudomonas aeruginosa y el patógeno vegetal Pseudomonas syringae. Los bacteriófagos que infectan a Pseudomonas reflejan la naturaleza extendida y diversa de sus huéspedes. Por lo tanto, Pseudomonas y sus fagos son un sistema ideal para estudiar los mecanismos moleculares que gobiernan las interacciones virus–huésped. Además, los fagos son los principales catalizadores de la evolución y diversidad de los gérmenes, lo que afecta directamente los roles ecológicos de Pseudomonas ambientales y patógenas. La comprensión de estas interacciones no sólo proporciona nuevos conocimientos sobre la biología de los fagos, sino que también avanza el desarrollo de la terapia de los fagos, estrategias antimicrobianas de los fagos y herramientas biotecnológicas innovadoras que pueden derivarse de interacciones fagos-bacterias.
El género Pseudomonas es uno de los grupos de bacterias de mayor importancia ecológica e incluye especies que son comensales de plantas (Pseudomonas stutzeri y Pseudomonas fluorescens) y patógenos (Pseudomonas syringae), especies que pueden ser utilizadas en biorremediación (Pseudomonas putida), y especies que son patógenos de insectos (Pseudomonas entomophila), animales y humanos (Pseudomonas aeruginosa) (1). La enorme diversidad metabólica de este género y la notable capacidad de sus especies para adaptarse a las tensiones ambientales han dado lugar a una omnipresente distribución ecológica, incluso en el agua dulce y el suelo. Esta amplia distribución y resistencia al estrés son el resultado de la alta e inusual complejidad genómica y la plasticidad de estas bacterias, que también se traduce en la transcripción y translación. Por ejemplo, una mezcla de 389 cepas de P. aeruginosa reveló que colectivamente sólo el 17,5% de sus genomas son compartidos; este es el genoma “central”. Esto deja un gran genoma “accesorio”, que es capaz de modulaciones rápidas durante la adaptación basada en el nicho en aislados tanto ambientales como patógenos. Esta versatilidad genómica también permite que P. aeruginosa pueda codificar y producir una amplia gama de factores de virulencia asociados a las células y extracelulares, por lo que está bien adaptada para infectar a los pacientes inmunocomprometidos (por ejemplo, pacientes con quemaduras), y forma la base de su alto nivel de resistencia a los antibióticos. La diversidad y la naturaleza extendida de Pseudomonas también se reflejan en la distribución de sus virus bacterianos (fagos). De hecho, los fagos que infectan a Pseudomonas se pueden aislar fácilmente de casi cualquier suelo rico orgánico o muestra de agua y se puede encontrar en los tejidos humanos durante la infección.
Aplicaciones biotecnológicas de fagos (Virus Bacterianos)
La terapia inapropiada y el uso excesivo de antibióticos han llevado a la aparición de resistencia adquirida entre las bacterias patogénicas en las últimas décadas, obligándonos a buscar nuevos medicamentos o arriesgándonos a no tener opciones de tratamiento. Los virus bacterianos actúan como fuente de inspiración para la terapia antibacteriana complementaria o incluso alternativa, y está surgiendo un amplio campo de investigación que tiene como objetivo desarrollar los fagos y sus productos derivados para la terapia antibacteriana, la descontaminación de alimentos, la desinfección, para diferentes bacterias, como la nanomedicina y para la administración de medicamentos.
Terapia de Fagos. La idea de utilizar los fagos para atacar y matar bacterias patógenas y así tratar las infecciones bacterianas, en la medicina humana precede al descubrimiento de los antibióticos y está experimentando una resurrección. Los defensores de la terapia de fagos promueven la especificidad y el efecto de auto-dosificación (ya que se replican y producen progenie de fagos en el sitio de la infección) de las preparaciones de fagos, así como su sinergia con los tratamientos con antibióticos. Sin embargo, los obstáculos clave para implementar la terapia de fagos humanos incluyen el desarrollo de resistencia e inmunogenicidad a los fagos administrados, así como retos legislativos y de patentes. Se ha progresado en la implementación de la terapia de fagos en la protección de alimentos, y se están llevando a cabo ensayos preclínicos, de producción, de liberación y de fase clínica para llevar la terapia de fagos al uso clínico.
Un primer obstáculo para la terapia de fagos es que la investigación publicada a menudo se centra exclusivamente en el aislamiento, la secuenciación del genoma y la caracterización microbiológica básica de los fagos, sin un claro seguimiento hacia experimentos preclínicos (más caros) para mostrar eficacia. Sin embargo, se ha desarrollado una amplia gama de ensayos in vitro e in vivo para evaluar la eficacia.
Aparte de demostrar la eficacia de la terapia con fagos en modelos in vitro e in vivo, la farmacocinética y las respuestas inmunológicas del huésped humano presentan un desafío único a la terapia con fagos, que es difícil de modelar (debido a la naturaleza auto-replicante de los fagos) e introduce una variabilidad adicional para la eficacia de los fagos en pacientes individuales. Un número limitado de estudios muestran que los fagos pueden pasar la barrera estómago–duodenal de pH y pueden ser liberados a la circulación sistémica a través del epitelio intestinal, pero esto depende del tipo de fagos y del estado de salud del paciente. La metabolización de fagos está mediada por el hígado, los riñones o el bazo, y depende de la vía de administración y del tipo de phago.
Desde una perspectiva inmunológica, los fagos desencadenan la producción de anticuerpos específicos de fagos y estimulan tanto el sistema inmunitario innato como adaptativo. Sin embargo, los estudios de modelos animales y los estudios de casos clínicos en pacientes de Georgia y Polonia han inducido que la terapia de fagos tiene baja toxicidad e induce un mínimo de efectos. Además, la investigación de las interacciones entre los fagos y las células de los mamíferos ha indicado que los fagos pueden ejercer efectos inmunomoduladores o antitumorales.
El paso final hacia la implementación clínica de la terapia de fagos es el análisis de su eficacia en ensayos clínicos. Sin embargo, hasta la fecha, sólo se dispone de unos pocos ensayos clínicos y estudios de casos en seres humanos para el tratamiento de las infecciones por P. aeruginosa con fagos, todos los cuales se basan en gran medida en la calidad de los estándares de producción, métodos de producción de fagos, métodos de liberación optimizados y el estado de salud del paciente. En la actualidad, un gran ensayo clínico multicéntrico de fase II, financiado por la Comisión Europea (PhagoBurn), está probando cócteles de fagos contra E. coli o P. aeruginosa para el tratamiento tópico de quemaduras infectadas.
Conclusiones y perspectivas
El género Pseudomonas ampliamente distribuido se ha establecido claramente como un grupo de bacterias de importancia ecológica. Sin embargo, el papel ecológico de los fagos que infectan a Pseudomonas sólo acaba de entrar en foco. En este sentido, los experimentos de co-evolución de los hospedadores de fagos tienen algunos principios de gobierno iniciales en ambientes estrictamente controlados. Sin embargo, las complejidades ahorradas y poblacionales (tanto de aislados de fagos como de cepas de Pseudomonas) en ambientes naturales representan un número casi infinito de eventos potenciales de interacción y consecuencias ecológicas. Estas interacciones intracraneales van mucho más allá del papel de la depredadora, ya que tanto las comunidades virales como las bacterias son catalizadores mutuos de la evolución.
Además de utilizarse para estudiar la evolución y la ecología, la actual crisis de resistencia a los antibióticos ha acelerado el uso de fagos de Pseudomonas como tratamiento antibacteriano alternativo. Siguiendo las evoluciones del campo, aparecen tres principales enfoques sobre cómo la terapia de fagos puede ser implementada.
En primer lugar, hasta la fecha, la investigación se ha centrado en el desarrollo de un producto estable y fijo, como un cóctel de fagos estandarizado para una infección específica. Este enfoque tiene el beneficio de mantener una producción a gran escala potencialmente rentable, pero no abarca el principal activo de la terapia de fago: la adaptabilidad continua hacia la cepa patógena infecciosa específica.
En segundo lugar, para hacer frente a esto, se ha propuesto un enfoque a la medida que implica la selección de los fagos que se dirigen de manera eficiente al germen específico del paciente. Este enfoque de la terapia de fagos se realiza en Georgia, Rusia y Polonia, en la que los cócteles de fagos se actualizan gradualmente a lo largo del tiempo. Aunque este enfoque tiene beneficios para un tratamiento específico para el paciente, el beneficio comercial es limitado. Además, ambos enfoques tienen problemas de patentabilidad.
En tercer lugar, el diseño biotecnológico de bacteriófagos representa una avenida alternativa, que se aleja de la interacción natural entre fagos y sus huéspedes. Aunque este diseño biotecnológico potencialmente supera varios obstáculos, incluyendo la patentabilidad y el desarrollo de la resistencia, todavía sería difícil de registrar y aplicar como un enfoque genéticamente modificado.
A pesar de los avances en los estudios de co-evolución de fagos para Pseudomonas, existe una gran brecha de conocimiento entre los mecanismos y los niveles moleculares en la interacción entre fagos y el huésped. Por lo tanto, la integración de los estudios de evolución y la elucidación funcional de genes virales desconocidos, siguen siendo retos importantes y requieren un enfoque especial de la biología. Este nivel de comprensión de las interacciones entre los fagos y Pseudomonas asegurará una mejor comprensión de estas especies como patógenos. Además, la comprensión de cómo los fagos afectan a estos organismos podría conducir a nuevos conocimientos para optimizar las estrategias actuales antibacterianas.
(1) Jero de Smet, Hanne Hendrix, Bob de Blasdel, Katarzyna Danis-Wlodarczyk y Rob Lavigne
COMITÉ EDITORIAL