La resistencia a los antibióticos es un problema médico importante y creciente en todo el mundo. Investigadores del Laboratorio de Biología Marina (MBL) y sus colaboradores han encontrado una nueva disposición genética que puede ayudar a una bacteria común en el intestino humano, Bacteroides fragilis, a protegerse de la tetraciclina, un antibiótico ampliamente utilizado.
Si bien estos hallazgos no conducirán directamente a nuevas formas de combatir las bacterias resistentes a la tetraciclina, los investigadores han descubierto disposiciones genéticas nunca antes vistas que confieren resistencia a los antibióticos. Esta comprensión podría ayudar a desarrollar nuevas formas de limitar la propagación de genes de resistencia a los antibióticos, mediante manipulación genética u otros medios. Los hallazgos fueron reportados en la revista mBio por los científicos de MBL Joseph Vineis, Mitchell Sogin y Blair Paul, junto con colegas de MBL, el Laboratorio Nacional Argonne y la Universidad de Chicago.
La bacteria que estudiaron, Bacteroides fragilis, se recuperó de un paciente con colitis ulcerosa, donde se encontró que abundaba durante los períodos de inflamación. El equipo tenía para analizar un gran conjunto de muestras de pacientes con enfermedad inflamatoria intestinal que habían sido tratados quirúrgicamente para aliviar la inflamación.
Estas muestras se estudiaron en MBL utilizando metagenómica de escopeta, que produce secuencias de todo el material genético de una comunidad completa de células microbianas. También facilita el cultivo de cepas bacterianas de la comunidad, proporcionando los datos necesarios para observar la actividad de los genes de resistencia a la tetraciclina mientras crecen en presencia de tetraciclina. En el momento en que comenzaron este trabajo, dice Vineis, “poder reconstruir genomas a partir de datos metagenómicos era apenas el comienzo en el campo. Era un enfoque novedoso, pero ahora es común”.
“Cuando analizamos los datos”, dice Vineis, “hubo una señal muy fuerte” que mostraba un gran número de copias de regiones particulares de los genomas bacterianos. Una de estas regiones, que abarca muchos genes, “era muy abundante” en la muestra, y más tarde pudieron determinar “que esta región particular con alto número de copias contenía resistencia a la tetraciclina… Así que seguimos investigando”.
Estas secciones del genoma con muchas copias contenían fragmentos de ADN que pueden moverse por el genoma o incluso saltar a un genoma diferente. Estos elementos genéticos móviles, llamados transposones, son “formas importantes para que las bacterias desarrollen adaptaciones al medio ambiente sin tener que reinventarlas por completo”, dice Vineis. Y en los intestinos humanos, donde una gran cantidad de especies de bacterias intestinales están constantemente en estrecha proximidad, “el potencial de intercambio es realmente alto”, dice, y la tasa aumenta cuando hay inflamación.
Este intercambio de material genético entre diferentes especies se denomina transferencia horizontal. Blair Paul, científico asistente en MBL, dice que “creemos que estos transposones son en realidad un vehículo clave para la transferencia horizontal de genes”.
En este caso, las bacterias aparentemente detectan cuando hay tetraciclina en el ambiente y comienzan “toda una cascada” de producción de un transposón que contiene el gen de resistencia, dice Vineis.
Descubrieron que la parte del transposón que contiene el gen de resistencia se presentaba en dos formas diferentes dentro del mismo genoma: a veces está en su forma lineal normal y otras veces enrollada en un círculo. Ambas formas aparecen al mismo tiempo en el genoma de Bacteroides fragilis, pero la forma lineal contiene un inserto genómico único en la región del ADN que codifica la maquinaria para la movilización hacia otras células.
“Hasta donde sabemos, esto no se ha visto antes”, dice Paul, “este tipo particular de transposón tiene una subregión amplificada. Y está ocurriendo en bacterias que coinciden con la inflamación”.
La mayor expresión de este grupo de genes está potencialmente asociada con el éxito de Bacteroides fragilis durante la inflamación, aunque la conexión aún no está probada y requiere más investigación. Pero Paul dice que los hallazgos “plantean nuevas preguntas sobre el papel de la transferencia genética en la salud humana, pero también en términos de cómo se controlan estos transposones y cómo pueden estar cambiando evolutivamente con el tiempo”.
“Este hallazgo no va a cambiar nuestra comprensión sobre el mundo de la resistencia a los antibióticos, pero es un nuevo tipo de mecanismo que al menos podemos empezar a buscar”, afirma Vineis. “Hay muchas ofensivas y defensas dentro del mundo microbiano de las que ni siquiera somos plenamente conscientes”.
Fuente: Phys.org.
