Un estudio realizado por el Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio), perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de Valencia (UV), ha revelado cómo ciertos virus, conocidos como fagos, que infectan exclusivamente a bacterias, logran modificar ciertas proteínas y compartir fragmentos de su material genético. Este proceso les permite atravesar la cápsula protectora que rodea a muchas bacterias y que generalmente impide su entrada. Este descubrimiento allana el camino para el desarrollo de terapias más efectivas con fagos contra las infecciones causadas por bacterias resistentes a antibióticos.
La investigación, encabezada por Celia Ferriol-González y Pilar Domingo-Calap, ha identificado el mecanismo evolutivo que permite a los fagos infectar bacterias resistentes a múltiples antibióticos, según se ha comunicado oficialmente. Los resultados han sido publicados en la revista ‘PLOS Biology’ y sugieren nuevas posibilidades para desarrollar tratamientos “más eficaces” contra estas bacterias multirresistentes, cuya presencia está aumentando. Los fagos, conocidos también como bacteriófagos, tienen la capacidad de destruir bacterias y están presentes en todos los ecosistemas, siendo considerados una herramienta prometedora para combatir aquellas que son resistentes a los antibióticos.
El estudio se centra en la adaptación de los fagos para atacar diversas especies de bacterias del género Klebsiella, responsables de graves infecciones hospitalarias y que presentan una notable resistencia a los antibióticos, lo que las coloca en la lista de patógenos “prioritarios” de la Organización Mundial de la Salud (OMS).
Estas bacterias cuentan con una estructura externa protectora denominada cápsula, que varía considerablemente entre las diferentes cepas de la misma especie y actúa como barrera frente a los fagos, además de dificultar la eficacia de los antibióticos. Investigaciones anteriores del grupo de Virología Ambiental y Biomédica del I2SysBio, dirigido por Pilar Domingo-Calap, mostraron que la mayoría de los fagos dependen de la cápsula para atacar eficazmente a las bacterias, generalmente infectando solo uno o pocos tipos capsulares.
Para conseguir infectar, algunos fagos deben reconocer la cápsula bacteriana. Los denominados fagos especialistas se dirigen solo a un tipo específico de cápsula, mientras que los generalistas pueden atacar cepas con variadas cápsulas. Para llevar a cabo estos ataques, emplean proteínas de unión al receptor, que identifican los receptores virales en la superficie de las bacterias.
El estudio demuestra que las proteínas de los fagos generalistas son mucho más flexibles, permitiéndoles evolucionar rápidamente y atacar múltiples tipos capsulares. En contraste, los fagos especialistas presentan proteínas más rígidas que limitan su capacidad de adaptación. Además, se ha comprobado que los fagos pueden recombinar partes de su genoma, incluyendo proteínas clave, lo que acelera su adaptación a la diversidad de cápsulas y les permite infectar nuevas cepas.
Celia Ferriol-González ha explicado la dificultad que supuso seguir la evolución de diversos fagos en una única comunidad viral y su adaptación a un ambiente complejo con múltiples bacterias y tipos de cápsula, subrayando que este descubrimiento abre nuevas vías para terapias con fagos contra infecciones resistentes, un creciente problema de salud pública.
La investigadora del I2SysBio ha destacado el interés que revisten los fagos que infectan Klebsiella, debido a la amenaza que esta bacteria representa en entornos clínicos, insistiendo en la importancia de comprender su evolución y adaptación para desarrollar terapias fagales más eficaces y personalizadas para cada paciente. Según Pilar Domingo-Calap, el estudio confirma que la flexibilidad de ciertas proteínas y el intercambio genético entre fagos son mecanismos que podrían aprovecharse en aplicaciones clínicas, constituyendo un avance significativo en el diseño de terapias fagales personalizadas y abriendo la puerta al uso de evolución dirigida para optimizar proteínas de interés y ampliar su rango de acción.
Finalmente, la investigación enfatiza que aún hay mucho por descubrir sobre la interacción entre fagos y bacterias y su impacto en entornos complejos, con el uso de fagos como terapia en auge pero necesitando aún más comprensión. Comprender los mecanismos de interacción, evolución y adaptación viral, y su efecto en el equilibrio y diversidad de las comunidades microbianas, permitirá diseñar tratamientos más efectivos. Desde el grupo de investigación, se sigue avanzando en este campo, desde la ciencia básica hasta la aplicación terapéutica, a través de su spin-off Evolving Therapeutics.
