Un bacteri modificat permet crear una "píndola viva" contra les infeccions

Modificar un bacteri perquè, sense causar danys, ataqui altres bacteris que provoquen infeccions i que són resistents als antibiòtics. Això és bàsicament el que han fet investigadors del Centre de Regulació Genòmica (CRG) i de la seva spin off, l'empresa Pulmobiotics S.L.

En concret, la recerca publicada a la revista Molecular Systems Biology està dirigida a les infeccions que afecten els implants mèdics com catèters, marcapassos i implants protètics. Representen el 80% de totes les infeccions contretes als hospitals i són molt resistents als antibiòtics.

Una de les raons principals és que formen biofilms, colònies de cèl·lules bacterianes que s'enganxen sobre una superfície. I les superfícies dels implants mèdics presenten les condicions ideals per al desenvolupament de biofilms.

Són estructures on la penetració de les cèl·lules del sistema immunitari o dels antibiòtics és molt difícil, i això fa que no puguin actuar contra aquests bacteris. Els bacteris associats als biofilms poden ser mil vegades més resistents als antibiòtics que els bacteris lliures.

Un dels bacteris més rellevants entre els que provoquen aquestes infeccions és l'Staphylococcus aureus. En aquests casos, cal intervenir quirúrgicament els pacients per extreure'ls els implants mèdics infectats o bé utilitzar teràpies amb anticossos o enzims que també solen ser molt tòxics per als teixits i les cèl·lules sanes i causen efectes secundaris no desitjats.

Bacteris contra bacteris

Però, per què no utilitzar un altre bacteri i que s'hi enfronti? Per què no aprofitar que alguns bacteris accediran als biofilms perquè allà produeixin substàncies que destrueixin els altres bacteris?

Els investigadors van fixar-se en el bacteri Mycoplasma pneumoniae, una espècie comuna i molt coneguda que no té paret cel·lular. Això permetria alliberar més fàcilment les molècules per combatre la infecció. A més, passaria inadvertit al sistema immunitari humà.

El primer pas era crear una soca atenuada de M. pneumoniae que no produís infecció. La van anomenar CV2. El següent pas era introduir-hi una altra modificació genètica perquè el bacteri produís la substància que atacaria l'Staphyllococcus aureus.

Les alteracions van permetre que el bacteri produís dos enzims diferents que dissolien els biofilms i atacaven les parets cel·lulars dels bacteris incrustats. Els investigadors també van modificar els bacteris perquè secretessin enzims antimicrobians de manera més eficient.

El tractament experimental amb el bacteri modificat es va assajar en catèters infectats in vitro, ex vivo (fora de l'organisme, en condicions més controlades) i in vivo. Els tres mètodes van permetre tractar amb èxit les infeccions. En concret, la inoculació del bacteri modificat sota la pell de ratolins va eliminar les infeccions en el 82% dels animals tractats.

L'objectiu de l'equip científic és ara aplicar els bacteris modificats al tractament de biofilms que es troben al voltant dels tubs endotraqueals, perquè M. pneumoniae està naturalment adaptat al pulmó. Així ho explica Maria Lluch, coautora de l'estudi i directora científica de Pulmobiotics:

"La nostra tecnologia, basada en la biologia sintètica i la bioterapèutica viva, ha estat dissenyada per complir tots els estàndards de seguretat i eficàcia per aplicar-la al pulmó, i les malalties respiratòries són un dels primers objectius."

Segons Lluch, ara cal abordar la producció i fabricació dels bacteris a gran escala. Esperen començar els assajos clínics el 2023.

Un mètode obert a tractar diverses malalties

L'ús de microorganismes modificats genèticament permetria fer arribar el tractament a llocs molt específics. A més, els bacteris es produirien de forma continuada i per això no caldria l'administració periòdica.

Tal com expliquen els autors a l'article, en els darrers anys molts dels nous fàrmacs que han sorgit són molècules biològiques, com anticossos, interleuquines i enzims. Però són cars d'obtenir i de vegades difícils d'utilitzar.

L'ús de biomolècules fabricades per organismes vius és una alternativa que s'està assajant en càncer, malalties metabòliques i infeccions víriques, entre d'altres. Però encara s'investiga amb poques espècies de bacteris i la majoria de processos només s'han assajat en el laboratori.

Amb aquest treball, els investigadors fan un gran pas. Els bacteris modificats, explica Luis Serrano, professor d'investigació ICREA, director del CRG i coautor de l'estudi, són una eina que presenta diversos avantatges:

"Els bacteris són vehicles ideals per a la ‘medicina viva' perquè poden transportar qualsevol proteïna terapèutica per tractar la causa d'una malaltia. Un dels grans beneficis de la tecnologia és que, un cop arriben al seu destí, els vectors bacterians ofereixen una producció continuada i localitzada de la molècula terapèutica."

A més, afegeix Serrano, aquests bacteris "poden modificar-se amb càrregues distintes adreçades a malalties diferents, amb més aplicacions potencials en el futur".