Hallan en esponjas de cocina un posible remedio contra bacterias resistentes a los antibióticos

Alumnos de Microbiología del Instituto de Tecnología de Nueva York (Estados Unidos) han encontrado virus bacteriófagos en varias esponjas de cocina —un entorno favorable para los microorganismos— y su hallazgo podría ayudar a la búsqueda de enemigos naturales contra ciertas bacterias resistentes a los antibióticos.

Ese experimento propuesto por su profesor, Bryann Gibb, provocó que sus estudiantes aislaran dos bacterias e identificaran los virus que las pueden derrotar, un éxito que compartieron el pasado 23 de junio en un encuentro anual que la Sociedad Estadounidense de Microbiología celebró en San Francisco.

Los jóvenes obtuvieron dos poblaciones de gérmenes pertenecientes a la familia de enterobacterias —que suelen encontrarse en las heces— de dos esponjas diferentes. Algunas especies de esos microorganismos causan las infecciones secundarias que los pacientes contraen en los hospitales.


En esta iniciativa, las bacterias fecales sirvieron de cebo para encontrar qué virus podían atacarlas. Es "un valor" buscar la actividad viral "en cualquier entorno microbiano", afirmó una de las participantes del estudio, Brianna Weiss.

Así, no solo identificaron un virus antagonista para cada germen, sino que hicieron un intercambio: probaron con éxito que los bacteriófagos de cada esponja podían infectar y destruir bacterias procedentes de la otra.

Mediante secuenciación genómica también establecieron que las dos cepas estaban genéticamente relacionadas, pero tenían propiedades bioquímicas distintas. "Estas diferencias son importantes para comprender la variedad de bacterias que un bacteriófago puede infectar, algo que también resulta clave para determinar su capacidad a la hora de tratar infecciones específicas resistentes a los antibióticos", estimó Weiss.



A su vez, Gibb admitió que no tiene datos exactos sobre las personas que han enfermado por las esponjas de cocina, pero estima que "tiene que haber ocurrido" y sería "una idea realmente genial" determinar si estos dos bacteriófagos son clínicamente relevantes para la terapia de enfermedades bacterianas, recoge el sitio web Infectious Disease News.

Revelan cómo las bacterias depredadoras se protegen al atacar a otros microorganismos

La forma en la que funcionan las bacterias depredadoras ha sido poco conocida hasta la fecha. Ahora, un equipo de científicos ha descubierto cómo estas logran protegerse a sí mismas de las 'armas' que utilizan al invadir a otros microorganismos. Este hecho puede conducir a nuevas formas de combatir la resistencia microbiana.

Científicos de las Universidades de Nottingham y Birmingham, en Reino Unido, han publicado un estudio en la revista 'Nature Communications' que revela cómo una bacteria depredadora, llamada 'Bdellovibrio bacteriovorus', ha evolucionado para lograr matar o invadir a otros microorganismos sin resultar dañada, informa el portal 'Genetic Engineering & Biotechnology News'.

La Bdellovibrio bacteriovorus ataca a sus objetivos desde dentro hacia fuera, liberando una enzima que debilita su pared celular y hace que se inflen como un pez globo (proporcionando el espacio necesario para su 'hogar temporal'). Hasta la fecha había sido un enigma por qué esta bacteria depredadora no resultaba afectada propio ataque, a pesar de tener una pared celular muy similar a la de sus víctimas. 

Los investigadores encontraron que esta bacteria utiliza una proteína tipo ankyrin como escudo, llamada 'Bd3460', la cual se une a la punta de las 'armas' de la enzima y anula cualquier acción hasta que es secretada de forma segura hacia dentro de la bacteria atacada. "Cuando se eliminó el gen responsable de la producción de Bd3460, la Bdellovibrio no tenía forma de protegerse de sus propias armas", explica Liz Sockett, investigadora de la Universidad de Nottingham.

Según los científicos, este descubrimiento ayudará a desarrollar medicamentos antimicrobianos más eficaces ayudando a los seres humanos a combatir los patógenos en la etapa posterior a los antibióticos.

Un estudio confirma que los seres humanos caminamos envueltos en una nube de bacterias

Obsesivos de la higiene: cuidado, sus peores temores se han confirmado. Un estudio afirma que todas las personas andan por el mundo envueltos en una nube de bacterias, como el personaje Pig Pen, e incluso algunas de estas bacterias provienen de nuestros rincones más íntimos.

“Usted está de pie en una nube microbiana de otra persona en el momento que se dan la mano”, dice James Meadow de la University of Oregon en Eugene.

Nuestros cuerpos son el hogar de aproximadamente 100 billones de bacterias, virus y hongos. Las personas dejamos las huellas de nuestras comunidades microbianas en las superficies de los teléfonos, computadoras, etc.

En un estudio realizado para saber más acerca de las bacterias que segregamos, pidieron a un grupo de 11 personas que permanecieran sentadas en una pequeña habitación esterilizada, después tomaron muestras del aire a un metro de distancia, así como del suelo, para atrapar las bacterias que caen. Después de analizar el ADN bacteriano, se encontraron muchas especies que normalmente viven en la piel y en la boca, la nariz y el intestino, y en el caso de las mujeres, la vagina. Nueve de las 11 personas examinadas tenían “firmas personalizadas” creadas por distintas combinaciones de bacterias. 

Es posible que estas nubes puedan transmitir múltiples enfermedades. El SARM (Staphylococcus aureus resistente a meticilina) se ha encontrado viviendo en la piel y la nariz de las personas sanas, por lo que podría estar en sus nubes también. Meadow sospecha que los virus respiratorios como el sarampión, probablemente, se puede contagiar también de esta manera.

Los resultados podrían tener un uso forense, ayudando a colocar a un sospechoso en la escena del crimen a través de su firma bacteriana. “No creo que sea una locura pensar que en un futuro podríamos estar reconociendo a las personas por su niebla de bacterias”, dice Tim Spector del King College de Londres.

Estos resultados son sólo un primer paso. Los voluntarios del estudio se sentaron en la sala durante 4 horas, pero en realidad alguien puede pasar sólo unos momentos en la escena del crimen y probablemente ya tendría distintas firmas bacterianas de otras muchas personas.

Científicos dan con la clave para vencer a las 'superbacterias' con antibióticos resistentes

Investigadores de la Universidad de East Anglia (UEA) aseguran haber encontrado el "talón de Aquiles" de un grupo importante de bacterias potencialmente mortales y resistentes a los antibióticos, entre ellas el E. coli, considerado el organismo procariota más estudiado por el ser humano.

La resistencia antibiótica es la capacidad que tiene un microorganismo para resistir los efectos de un antibiótico que los médicos usan en un tratamiento. Esta resistencia es considerada por muchos expertos como una de las amenazas más graves que afronta la humanidad, compartiendo la lista con el cambio climático y el terrorismo global. Se estima que en Europa se registran 25.000 muertes al año a causa de infecciones resistentes a los medicamentos. 

Por este motivo, el desarrollo de nuevas formas de antibióticos es contemplado como una de las vías clave para luchar contra esta amenaza. Con este objetivo en mente, los científicos de la UEA afirman que en el marco de sus estudios han descubierto una manera con la que un fármaco podría atacar la membrana celular del grupo de bacterias conocidas como Gram negativa, aquellas que no se tiñen de azul oscuro o violeta por la tinción de Gram, sino que lo hacen de un color rosado. 

Según explican, la membrana bacteriana actúa como una barrera defensiva contra los ataques del sistema inmunológico humano y los antibióticos, por lo que creen que si se desarrollan fármacos para evitar que estas membranas se formen, las bacterias quedarían expuestas al propio sistema inmune del cuerpo. 

El método que proponen sigue en proceso de investigación, pero es un paso firme que allana el camino para combatir el E. coli y otras superbacterias potencialmente mortales como la Klebisella pneumoniae, que ha infectado a cientos de pacientes en hospitales del Reino Unido en los últimos años. 

Los ingenieros diseñan “materiales vivos”

Materiales híbridos combinan células bacterianas con elementos inertes que pueden conducir la electricidad o emitir luz .

Inspirados por materiales naturales, como los huesos, una matriz de minerales y otras sustancias, incluidas las células vivas, los ingenieros del MIT han inducido células bacterianas para producir biopelículas que pueden incorporar materiales no vivos, con nanopartículas de oro y puntos cuánticos.

Estos “materiales vivos” combinan las ventajas de las células vivas, las que responden a su entorno, producen moléculas biológicas complejas, y abarcan escalas de múltiples longitudes, con las ventajas de los materiales no vivos, que añaden funciones como la realización de la electricidad o de emisión de luz .

Los nuevos materiales representan una simple demostración de la potencia de este enfoque, que algún día podrá ser usado para diseñar dispositivos más complejos, entre ellos las células solares, materiales de auto-reparación o sensores de diagnóstico, dice Timothy Lu, profesor asistente de ingeniería eléctrica y biológica. Lu es el autor principal del artículo de 23 de marzo en Nature Materials, donde describe los materiales vivos funcionales.

“Nuestra idea es poner juntos lo vivo y lo no vivo para confeccionar materiales híbridos que tengan células vivas y sean funcionales”, explica Lu. “Es una manera interesante de pensar acerca de la síntesis de materiales, lo que se hace ahora es muy diferente, generalmente supone un enfoque de arriba hacia abajo.”

El autor principal del artículo es Allen Chen, estudiante de doctorado en medicina en MIT- Harvard. Otros autores, investigadores posdoctorales, son Zhengtao Deng, Amanda Billings, Urartu Seker y Bijan Zakeri, además del recientemente graduado en el MIT, Michelle Lu, y el estudiante graduado Robert Citorik.

Materiales de auto-montaje

Lu y sus colegas eligieron trabajar con la bacteria E. coli, ya que produce naturalmente biopelículas que contienen las así llamados “fibras rizadas”, proteínas amiloides que ayudan a la E. coli a adherirse a las superficies. Cada fibra rizada está hecha de una cadena repetitiva de subunidades de proteínas idénticas, llamadas CsgA, las cuales pueden ser modificadas mediante la adición de otros fragmentos proteínicos llamados péptidos. Dichos péptidos pueden capturar materiales no vivos como las nanopartículas de oro, incorporándolas en las biopelículas.

Se programan las células para producir diferentes tipos de fibras rizadas bajo ciertas condiciones, así los investigadores fueron capaces de controlar las propiedades de estas biopelículas y crear nanocables de oro, componiendo las biopelículas y salpicándolas de puntos cuánticos (diminutos cristales que exhiben propiedades de mecánica cuántica). También diseñaron las células para que pudieran comunicarse entre sí y cambiar la composición de la biopelícula en el tiempo.

En primer lugar, el equipo del MIT deshabilitó la capacidad natural de las células bacterianas de producir CsgA, luego lo sustituyó con un circuito de ingeniería genética que produce CsgA, pero sólo bajo ciertas condiciones, en concreto cuando una molécula llamada AHL está presente. Esto dispone el control de la producción de fibra rizada en manos de los investigadores, que pueden ajustar la cantidad de AHL en el medio ambiente de las células. Cuando la AHL está presente, las células secretan CsgA, que forman fibras rizadas que se fusionan con la biopelícula, cubriendo la superficie donde crecen las bacterias..

Entonces, los investigadores diseñaron células de E. coli para producir CsgA, etiquetado con péptidos compuestos por grupos del aminoácido histidina, pero sólo cuando la molécula llamada aTc estuviera presente. Los dos tipos de células diseñadas se pueden cultivar juntas en una colonia, permitiendo a los investigadores controlar la composición del material de la biopelícula a través de la variación de las cantidades de AHL y aTc en el medio ambiente. Si ambas están presentes, la película contiene una mezcla de fibras etiquetadas y sin etiquetar. Si se añaden nanopartículas de oro en el medio ambiente, las etiquetas de histidina se aferra a ellas, creando filas de nanocables de oro, y una red conductora de electricidad.

‘Las células que hablan entre sí’

Los investigadores también demostraron que las células pueden coordinarse entre sí a fin de controlar la composición de la biopelícula. Diseñaron células que producen CsgA sin etiquetar y también de AHL, lo que a su vez estimula a otras células a comenzar a producir CsgA de histidina etiquetada.

“Es un sistema muy sencillo, con el tiempo el rizado se incrementa cada vez más el marcado por las partículas de oro. Esto demuestra que, efectivamente, se puede hacer que las células se comuniquen entre sí y cambiar la composición de la materia a través del tiempo”, subraya Lu. “En última instancia, esperamos emular cómo se forman los sistemas naturales, como el hueso. Nadie sabe cómo lo hacen los huesos, pero generan su material en respuesta a señales del medio ambiente.”

Al añadir puntos cuánticos a las fibras rizadas, los investigadores diseñaron células capaces de producir las junto con un etiquetado diferente de péptido, el llamado SpyTag, el cual se une a los puntos cuánticos que están recubiertos con SpyCatcher (una proteína pareja de SpyTag). Estas células pueden ser cultivadas junto con bacterias que producen fibras etiquetadas de histidina, de lo que resulta un material que contiene tanto puntos cuánticos como nanopartículas de oro .

Vale la pena explorar estos materiales híbridos para su uso en aplicaciones de energía, como baterías y células solares, dice Lu. Los investigadores están interesados ​​en el recubrimiento de las biopelículas con enzimas que catalizan la descomposición de la celulosa, y esto podría ser útil para la conversión de residuos agrícolas en biocombustibles. Otras aplicaciones potenciales incluyen dispositivos de diagnóstico y el necesario andamiaje para la ingeniería de tejidos .

“Creo que lo realmente fantástico de este trabajo es que representa una gran integración de la biología sintética y la ingeniería de materiales”, comentaba Lingchong You, profesor asociado de ingeniería biomédica en la Universidad de Duke, que no formó parte del equipo de investigación.

Descubiertas nuevas bacterias magnéticas

Ya he mencionado en otras ocasiones las bacterias magnéticas, por eso me emocioné cuando Lucas Brouwers me avisó de un reciente artículo publicado en Science que exploraba un nuevo grupo de bacterias magnéticas. Estas bacterias magnetotácticas contienen pequeñas nanopartículas de los materiales magnéticos que les permiten nadar a lo largo de las líneas de un campo magnético.

No es sólo una clara especie de bacterias que tiene la capacidad magnetotáctica, más bien existen varios grupos diferentes de bacterias con distintas formas y tamaños. Algunos de ellos son grandes grupos de bacterias multicelulares, mientras que otros son grandes unicelulares y en forma de bastón. Éstas últimas son las que este trabajo ha estado explorando, recopilando una amplia descripción de ellas como grupo.

Las muestras de las bacterias magnetotácticas fueron recogidas de las aguas salobres en el increíble Parque del Valle de la Muerte en California. Entre los muy diferentes tipos de bacterias magnéticas que se encontraron, las de forma de bastón fueron, con mucho, el grupo dominante. Una vez aislada una muestra de bacterias con forma de bastón de manera exclusiva, pudieron entonces estudiar sus propiedades físicas. Todas las bacterias tenían un flagelo, una pequeña “cola” que utilizan para la propulsión. Todas ellas contenían diferentes formas de nanopartículas magnéticas internas, así pues, algunas de estas nanopartículas contenían magnetita (Fe3O4 – hierro y oxígeno complejo), y otras contenían greigita (Fe3S4 – hierro y azufre complejo). Había nanopartículas de greigita de muy diferentes formas, en tonto que los cristales de magnetita formaban un grupo aparte de partículas.

Este tipo de nanopartículas estaba fuertemente relacionado con el medio ambiente circundante. Cuando las bacterias se pusieron en un medio de crecimiento alto en azufre, más se formaban nanopartículas de greigita. Sin embargo, cuando se redujo de forma artificial la concentración de sulfuro de hidrógeno, se formaban más cristales de magnetita.
Estas muestras se obtuvieron del agua salobre más que en el medio marino que es donde se encuentran la mayoría, lo que significa que se han diversificado en una gama más amplia de hábitats de lo que se pensaba. Aunque algunas de las bacterias aisladas contenían, exclusivamente, nanopartículas de magnetita o de greigita, eso parece una apuesta bastante segura de que bajo diferentes circunstancias ambientales han sido capaces de cambiar el contenido de las nanopartículas, para reflejar los elementos disponibles. En ambos casos, un compuesto de hierro es necesario, pero no parece haber ninguna diferencia física apreciable entre las bacterias con los compuestos de hierro-sulfuro o las de hierro-oxígeno.
El análisis genético mostró que los genes que producían magnetita y greigita parecían estar en dos grupos separados de genoma. Al comparar estos grupos con otras bacterias que producen nanopartículas, ya sea de magnetita o greigita, nos ayudo a clarificar la idea apoya que cada una contiene sus propios grupos de genes que codifican las proteínas necesarias de forma independiente. Mantener estos dos grupos de genes independientes les permite regularse de distinta forma, y responder de forma individual a los distintos estímulos ambientales, para asegurarse de que sea cual sea el entorno, estas bacterias siempre serán capaces de nadar a lo largo de las líneas del campo geomagnético.