Las armas genéticas de las bacterias para luchar contra los antibióticos

La capacidad de las bacterias patógenas para desarrollar resistencia a los antibióticos constituye una amenaza creciente para la salud humana en todo el mundo. Investigadores han descubierto ahora que algunos de estos enemigos microscópicos pueden ser aún más listos de lo que se sospechaba, gracias a cambios genéticos escondidos que promueven una rápida evolución bajo estrés y el desarrollo de resistencia a los antibióticos en más formas de las que se pensaba. En un artículo publicado en 'Biomicrofluidics', científicos de la Universidad de Princeton, en Nueva Jersey, Estados Unidos, describen cómo observaron que dos cepas similares de bacterias 'E. Coli' desarrollaron rápidamente niveles parecidos de resistencia a los antibióticos utilizando diferentes mutaciones genéticas. La capacidad de establecer diferentes soluciones al mismo problema muestra que las bacterias tienen un arsenal diverso de "armas"genéticas que pueden desarrollar para luchar contra los antibióticos, lo que podría hacerlas más versátiles y difíciles de derrotar.

"Las bacterias son inteligentes, pues tienen formas ocultas de responder al estrés que implican reesculpir sus genomas", afirma el director de la investigación, Robert Austin, biofísico en Princeton, quien considera que conocer la eficacia con la que las bacterias pueden sobrevivir a los fármacos es un planteamiento aleccionador. "Nos enseña que los antibióticos se deben utilizar con mucho más cuidado de lo que se ha hecho hasta ahora", afirma. Austin y sus colegas están especializados en el desarrollo de microestructuras únicas llenas de líquido para poner a prueba las teorías de la evolución bacteriana. En lugar de emplear tubos de ensayo o placas de Petri, ambientes uniformes que, según Austin, existen sólo en las aulas académicas, los investigadores construyeron dispositivos que creen que imitan mejor los nichos ecológicos naturales.

El equipo usó un dispositivo de microfluidos fabricado a medida que posee aproximadamente mil microhábitats conectados en los que crecen las poblaciones de bacterias. El dispositivo genera complejos gradientes de alimentos y medicamentos antibióticos similares a los que podrían encontrarse en hábitats bacterianos naturales como el intestino u otros compartimentos dentro de un cuerpo humano. "En entornos complejos, la aparición de la resistencia puede ser mucho más rápida y profunda de lo que cabría esperar de los experimentos de laboratorio", señala Austin. De los experimentos anteriores con los complejos dispositivos microfabricados, los científicos sabían que algunas cepas comunes "de tipo salvaje"de la bacteria 'E. Coli' desarrollaron rápidamente resistencia a los antibióticos.

Por ello, se preguntaron si una cepa mutante llamada GASP, que se reproduce más rápidamente con limitación de nutrientes de tipo salvaje, desarrollaría el mismo tipo de resistencia a los antibióticos al exponerla al mismo medicamento. Al secuenciar los genomas de tipo salvaje y colonias bacterianas GASP expuestas al antibiótico ciprofloxacina, los investigadores encontraron diferentes mutaciones genéticas que podrían llevar a niveles similares de resistencia a los antibióticos. Por ejemplo, surgieron dos cepas mutantes diferentes: una de las cepas resistentes a los antibióticos GASP evolucionó de tal manera que ya no necesitaba formar biopelículas para sobrevivir al estrés, sino que lo hizo mediante el "préstamo"de un trozo de ADN sobrante de un virus que infecta bacterias, mientras la otra cepa no realizó esta escisión.

Los virus inyectan rutinariamente su propio ADN en bacterias y, a veces, restos de secuencias de ADN ya no parecen tener ninguna función en términos de replicación viral. En circunstancias normales, el ADN sobrante puede no ayudar ni obstaculizar las bacterias, pero, en momentos de estrés, las bacterias pueden utilizar el nuevo ADN para desarrollar rápidamente mutaciones resistentes a los antibióticos. Los resultados demuestran la sutileza y la diversidad de las herramientas que tienen las bacterias para luchar contra el estrés, resume Austin.