Un estudio del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio), una colaboración entre el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de Valencia (UV), ha descubierto cómo determinados virus conocidos como fagos, que infectan exclusivamente bacterias, logran modificar sus proteínas y compartir fragmentos de su material genético. Esta adaptación les permite atravesar la cápsula protectora que muchas bacterias tienen, impidiendo así la entrada de los virus. Los hallazgos del estudio podrían llevar al desarrollo de terapias con fagos que sean más eficaces contra infecciones causadas por bacterias resistentes a antibióticos.
El trabajo, liderado por las investigadoras Celia Ferriol-González y Pilar Domingo-Calap, revela el mecanismo evolutivo que facilita a los fagos, que tienen potencial terapéutico, infectar bacterias altamente resistentes a diversos antibióticos. Según un comunicado del centro, este estudio, publicado en ‘PLOS Biology’, ofrece nuevas perspectivas para crear tratamientos más efectivos contra bacterias difíciles de erradicar. Los fagos, o bacteriófagos, están presentes en todos los ecosistemas y se consideran una herramienta prometedora en la lucha contra la resistencia bacteriana.
La investigación se centra en cómo los fagos se adaptan para atacar diferentes especies del género bacteriano Klebsiella, conocidas por causar graves infecciones hospitalarias y por su alta resistencia a los antibióticos, lo que las convierte en una de las prioridades de la Organización Mundial de la Salud (OMS). Estas bacterias están protegidas por una cápsula que varía significativamente entre cepas y representa una barrera tanto para los fagos como para los antibióticos.
Investigaciones previas del grupo de Virología Ambiental y Biomédica de I2SysBio, también bajo la dirección de Pilar Domingo-Calap, demostraron que la mayoría de los fagos dependían de la cápsula de Klebsiella para lograr la infección, afectando generalmente a uno o pocos tipos capsulares.
Los fagos utilizan diferentes estrategias para entrar en las bacterias. Algunos necesitan reconocer la cápsula de la bacteria, y mientras los fagos especialistas solo atacan un tipo específico de cápsula, los generalistas pueden infectar cepas con distintas cápsulas. Esto se logra mediante proteínas especializadas conocidas como de unión al receptor, que identifican receptores en la superficie bacteriana.
El estudio señala que estas proteínas en fagos generalistas son más flexibles, lo que les facilita evolucionar rápidamente y atacar múltiples tipos capsulares. Por el contrario, los fagos especialistas poseen proteínas más rígidas, lo que limita su habilidad de adaptación. Además, la investigación muestra cómo los fagos pueden recombinar partes de su genoma, incluidas proteínas clave, acelerando así su adaptación a la diversidad capsular de las bacterias.
Celia Ferriol-González explicó que una de las dificultades del estudio fue rastrear la evolución de distintos fagos en una comunidad viral donde había diversas bacterias y tipos de cápsulas. Este avance abre la posibilidad de crear terapias basadas en fagos para combatir infecciones resistentes, un reto creciente para la salud pública.
“Los fagos que atacan Klebsiella son de gran interés debido a la amenaza que representa esta bacteria en los hospitales. Entender su evolución y adaptación es clave para desarrollar tratamientos más efectivos y personalizados”, indicó la investigadora del I2SysBio.
El estudio resalta que la flexibilidad de ciertas proteínas y el intercambio genético entre fagos son mecanismos que podrían aprovecharse en aplicaciones clínicas futuras. “Este avance es crucial para el diseño de terapias personalizadas basadas en fagos, y abre la posibilidad de utilizar la evolución dirigida para optimizar proteínas de interés y extender el rango de acción”, mencionó Pilar Domingo-Calap.
A pesar de los progresos, la investigación subraya la necesidad de seguir explorando las interacciones entre fagos y bacterias y su influencia en entornos complejos. “Aunque el uso de fagos como terapia está en auge, hay mucho por descubrir. Comprender los mecanismos de interacción entre fagos y bacterias permitirá diseñar tratamientos más efectivos. En nuestro grupo, trabajamos desde la ciencia fundamental hasta la aplicación terapéutica, a través de nuestra spin-off Evolving Therapeutics”, concluyó.
