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Bacteriófagos y Virus, Apuntes de Microbiología

Bacteriófagos y Virus como tratamiento de enfermedades

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 24/06/2020

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BACTERIÓFAGOS Y VIRUS COMO
TRATAMIENTO DE ENFERMEDADES
El continuo desarrollo de las enfermedades infecciosas, conjuntamente con la
aparición de la resistencia microbiana a los antibióticos, ha originado que
nuevamente se piense en los fagos como opción terapéutica ya que las infecciones
por microorganismos resistentes a los fármacos relacionadas con la atención
sanitaria, constituyen una importante causa de muerte en todo el mundo.
Twort y D´Herelle descubrieron el mundo de los virus bacterianos o bacteriófagos en
1915 y 1917, y luego habiendo observado la capacidad que tenían de lisar los
cultivos bacterianos, se trató de utilizarlos para el control de enfermedades
infecciosas, y hay que añadir que en varios casos se obtuvieron resultados
ciertamente positivos.
La salud mundial ha mejorado tras el descubrimiento de los antibióticos. No
obstante, aunque estos fármacos han conseguido controlar algunas de las
infecciones bacterianas más peligrosas para el ser humano, también han acabado
seleccionando favorablemente aquellas poblaciones bacterianas resistentes a ellos.
Esta resistencia a fármacos es un problema para aquellos individuos que sufren
infecciones constantes, como los enfermos de fibrosis quística.
Un artículo publicado en la revista Nature muestra el potencial de la administración
intravenosa del tratamiento con bacteriófagos en humanos. Este tratamiento basado
en virus obtenidos mediante ingeniería genética fue utilizado en una paciente de 15
años de edad con fibrosis quística.
Ingenieros biológicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han
podido programar bacteriófagos para matar diferentes cepas de 'E. coli' de
forma rápida al hacer mutaciones en una proteína viral que se une a laslulas
huésped y que, además, tienen menos probabilidades de provocar resistencia
en las bacterias.
Los bacteriófagos matan a las bacterias a través de diferentes mecanismos que
los antibióticos, y pueden atacar cepas específicas, lo que las convierte en una
opción atractiva para superar la resistencia a múltiples fármacos . Sin embargo,
encontrar y optimizar rápidamente bacteriófagos bien definidos para usar contra
un objetivo bacteriano es un desafío.
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BACTERIÓFAGOS Y VIRUS COMO

TRATAMIENTO DE ENFERMEDADES

El continuo desarrollo de las enfermedades infecciosas, conjuntamente con la aparición de la resistencia microbiana a los antibióticos, ha originado que nuevamente se piense en los fagos como opción terapéutica ya que las infecciones por microorganismos resistentes a los fármacos relacionadas con la atención sanitaria, constituyen una importante causa de muerte en todo el mundo. Twort y D´Herelle descubrieron el mundo de los virus bacterianos o bacteriófagos en 1915 y 1917, y luego habiendo observado la capacidad que tenían de lisar los cultivos bacterianos, se trató de utilizarlos para el control de enfermedades infecciosas, y hay que añadir que en varios casos se obtuvieron resultados ciertamente positivos. La salud mundial ha mejorado tras el descubrimiento de los antibióticos. No obstante, aunque estos fármacos han conseguido controlar algunas de las infecciones bacterianas más peligrosas para el ser humano, también han acabado seleccionando favorablemente aquellas poblaciones bacterianas resistentes a ellos. Esta resistencia a fármacos es un problema para aquellos individuos que sufren infecciones constantes, como los enfermos de fibrosis quística. Un artículo publicado en la revista Nature muestra el potencial de la administración intravenosa del tratamiento con bacteriófagos en humanos. Este tratamiento basado en virus obtenidos mediante ingeniería genética fue utilizado en una paciente de 15 años de edad con fibrosis quística. Ingenieros biológicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han podido programar bacteriófagos para matar diferentes cepas de 'E. coli' de forma rápida al hacer mutaciones en una proteína viral que se une a las células huésped y que, además, tienen menos probabilidades de provocar resistencia en las bacterias. Los bacteriófagos matan a las bacterias a través de diferentes mecanismos que los antibióticos, y pueden atacar cepas específicas, lo que las convierte en una opción atractiva para superar la resistencia a múltiples fármacos. Sin embargo, encontrar y optimizar rápidamente bacteriófagos bien definidos para usar contra un objetivo bacteriano es un desafío.

Como vemos cada vez más en las noticias, la resistencia bacteriana continúa evolucionando y es cada vez más problemática para la salud pública. Uno de los fagos recientemente creados también fue capaz de eliminar dos cepas de 'E. coli' resistentes a los fagos naturales de una infección de la piel en ratones.

Definición de fago

Los bacteriófagos o fagos son virus que infectan y lisan bacterias. De manera específica esta especie consta de material genético y proteínas. Su genoma puede componerse de (ADN) o (ARN). El mencionado material genético es protegido por una cubierta de proteínas denominada cápside. Se han aplicado en: Biología Molecular e Investigación Clínica, principalmente en el tratamiento de infecciones bacterianas (Fagoterapia) y se han utilizado contra Pseudomonas, Staphylococcus, Escherichia y Mycobacterium, resistentes a antibióticos. Los fagos, como todos los virus, necesitan estar dentro de una bacteria para poder replicarse. Los bacteriófagos están presentes en todos los ambientes, pero en el medio hídrico se encuentran en mayor profusión. Los estudios sobre el uso de bacteriófagos como herramientas terapéuticas mostraron resultados positivos en algunos casos, aunque en otros casos fueron bastante ambiguos, debido a:  Al bajo conocimiento que se tenía de la ecología de los bacteriófagos y de las bacterias.  Selección incorrecta de los bacteriófagos para llevar a cabo la terapia.  Uso de bacteriófagos en pacientes con síndromes causados por más de una bacteria.  Aparición de estirpes bacterianas resistentes a bacteriófagos.  Incorrecta dosificación y administración de los bacteriófagos en los preparados farmacéuticos.  Incorrecta identificación del agente causal de la enfermedad.

progenie, que infectará nuevas células bacterianas. El número de fagos crece de forma exponencial, por lo cual su mayor efecto es en el sitio de infección.

¿Cómo funciona?

El primer paso para poder utilizar la fagoterapia es aislar e identificar al agente causante de la infección del paciente. Una vez identificado este agente, lo siguiente es mirar en una colección de fagos que infecten a esa especie para ver cuántos y cuáles de estos fagos son capaces de matar a la bacteria aislada del paciente. De esta forma, se puede diseñar un coctel mezclando varios de estos fagos y aplicarlos al paciente. Dependiendo del tipo de infección, la localización y otros factores, los fagos pueden ser aplicados tópicamente (infecciones cutáneas), ingeridos (infecciones intestinales) o inyectados por vía intravenosa (septicemia). A pesar de que los bacteriófagos han demostrado ser eficaces en el tratamiento de pacientes con enfermedades infecciosas, existen argumentos que han retrasado su uso comercial. Los fagos han diseñado básicamente 2 vías para liberar la progenie viral de su huésped bacteriano:  Los bacteriófagos filamentosos, que son liberados por extrusión sin matarlas.  Los no filamentosos, que por el contrario, inducen la lisis de la pared celular del huésped, porque contienen enzimas líticas altamente evolucionadas (enzibióticos o endolisinas). Por otro lado, la lisis de las bacterias es el resultado de un daño abrupto en la pared celular que se puede dar por una de 2 formas:  La inhibición de la síntesis del peptidoglucano originado por una sola proteína (bacteriófagos de ARN o ADN de cadena sencilla).

 La unión enzimática de las lisinas al peptidoglucano de la pared celular, llamado sistema de explosión por lisina (fagos de doble cadena de ADN). La fagoterapia tiene diversas ventajas al compararla con la terapia con antibióticos.

  1. El número de fagos crece exponencialmente, permitiendo que esta terapia tenga su mayor efecto en el sitio de infección.
  2. Gracias a que los fagos tienen la capacidad de mutar, se puede combatir la resistencia que podrían llegar a generar las bacterias hacia ellos.
  3. El tratamiento con bacteriófagos no genera efectos secundarios nocivos para humanos, animales ni plantas.
  4. Seleccionar y producir un nuevo fago es un procedimiento relativamente rápido y económico, cuyas fases a escala laboratorio se pueden completar en términos de meses.
  5. La alta especificidad que caracteriza a los fagos hace posible que lleguen a ser incluso cepaespecíficos; con ello se limita el tratamiento a la bacteria problema, causante de la infección, sin afectar la microbiota normal.
  6. La búsqueda de nuevos antibióticos es difícil, mientras que la naturaleza constituye una fuente virtualmente inagotable de fagos.
  • Desventajas
    • Dificultad para desarrollar formas farmacéuticas sólidas.
    • Pueden producir altos niveles de endotoxinas en infecciones causadas por bacterias gramnegativas.
    • En muchos casos solo se requiere de una dosis única de lisado fágico para observar la disminución de la infección en el paciente. En el caso de que aparezcan fenómenos de resistencia bacteriana a los bacteriófagos, pueden resolverse más fácilmente que la resistencia a antibióticos, pues basta con cambiar uno o dos genes del virus para esto. Ya han comenzado a desarrollarse nuevas estirpes virales que matan a las bacterias, no las lisan, lo que constituye una solución eficaz para eliminar aquellas que producen toxinas, como las especies del género Clostridium. Una de las mayores críticas a la terapia basada en bacteriófagos es la necesidad de identificación previa del agente causal de la enfermedad antes de que pueda iniciarse el tratamiento y el tiempo de evolución ante infecciones agudas. Existen más de 100 trabajos publicados sobre la eficacia de los fagos. Algunos de los más interesantes son su uso contra Staphylococcus aureus (incluyendo

Referencias

  1. abc. (2019). Bacteriófagos: virus diseñados en laboratorio para combatir la resistencia a los medicamentos. [online] Disponible en: https://www.abc.es/salud/enfermedades/abci-bacteriofagos-virus-disenados- laboratorio-para-combatir-resistencia-medicamentos-201910041318_noticia.html [Accedido 7 Nov. 2019].
  2. Anon, (2019). [online] Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php? script=sci_arttext&pid=S1029-30192017001000012 [Accedido 7 Nov. 2019].
  3. BBC News Mundo. (2019). Cómo un coctel de virus salvó de la muerte a mi hija enferma. [online] Disponible en: https://www.bbc.com/mundo/noticias- [Accedido 7 Nov. 2019].
  4. Genotipia. (2019). Bacteriófagos modificados genéticamente como tratamiento frente a bacterias resistentes. [online] Disponible en: https://genotipia.com/genetica_medica_news/bacteriofagos-fibrosis-quistica/ [Accedido 7 Nov. 2019].
  5. Ladero, V. and Ladero, V. (2019). Uso de fagoterapia en el tratamiento de bacterias resistentes. [online] Dciencia. Disponible en: https://www.dciencia.es/fagoterapia- bacterias/ [Accedido 7 Nov. 2019].
  6. Orrego, R. (2019). Fagoterapia: alternativa para el control de enfermedades bacterianas - SalmonExpert.cl. [online] Salmonexpert.cl. Disponible en: https://www.salmonexpert.cl/article/fagoterapia-alternativa-para-el-control-de- enfermedades-bacterianas/ [Accedido7 Nov. 2019].
  7. Redalyc.org. (2019). [online] Disponible en: https://www.redalyc.org/pdf/579/57916078003.pdf [Accedido 7 Nov. 2019].
  8. Scielo.org.co. (2019). [online] Disponible en: http://www.scielo.org.co/pdf/unsc/v20n1/v20n1a04.pdf [Accedido 7 Nov. 2019].