¿Una nueva generación de antibacterianos? El plásmido asesino que destruye las bacterias patógenas

Actu PRO : Une nouvelle génération d’antibactériens ? Le plasmide tueur de bactéries pathogènes

Desde hace unos años se buscan «tijeras moleculares» que ataquen al ADN para destruir ciertas bacterias patógenas. Sin embargo, faltaba un medio fiable y eficaz de llegar a una amplia población de células diana. Ahora se ha dado un paso decisivo en este proceso.

 

¿Cómo atacar específicamente las bacterias patógenas sin crear resistencias ni producir daños colaterales en los demás miembros de la comunidad microbiana, con una herramienta eficaz y fácil de utilizar? Un equipo londinense podría haber encontrado una solución, basada en CRISPR-Cas9, esto es, unas «tijeras moleculares» que permiten realizar correcciones génicas: una guía de ARN reconoce una secuencia de ADN (llamada CRISPR) a la que se fija la nucleasa Cas9, que corta la secuencia seleccionada. Ahora bien, cualquier corte del ADN circular bacteriano impide su replicación y provoca la muerte de la célula.

El vector: un plásmido

La idea subyacente de este estudio era la siguiente: insertar Cas9 no en el ADN bacteriano, sino en un plásmido, pequeño elemento de ADN presente además del genoma bacteriano, aprovechando la ventaja de que las bacterias se transmiten estos plásmidos, incluso entre especies diferentes, por un mecanismo denominado «conjugación»*. Hasta el momento, los estudios tropezaban con una baja frecuencia de estas transferencias de plásmidos. Para salvar este obstáculo, se construyó un plásmido que contiene no solamente la nucleasa Cas9, sino también toda la maquinaria necesaria para la conjugación. De esta manera, gracias a las conjugaciones sucesivas entre bacterias (el receptor se convierte en donante y así sucesivamente), el nuevo plásmido se propaga con mucha rapidez. Dicha propagación tiene lugar de una población de E. coli (donante) hacia casi el 100% de una población de Salmonella enterica, de modo que, cuanto más estrecho sea el contacto entre células (por ejemplo, en una biopelícula), mayor será la frecuencia de conjugaciones. Cabe señalar que esta propagación es posible porque la expresión de Cas9 está controlada: se requiere arabinosa para la expresión de la nucleasa que destruye la bacteria. Por lo tanto, en ausencia de arabinosa, el plásmido se limita a propagarse.

El blanco: genes no esenciales

Quedaba por valorar la eficacia del plásmido para destruir las bacterias seleccionadas, variando un parámetro: el gen cortado por la nucleasa. Los investigadores analizaron 65 fragmentos guías de ARN, cada uno de los cuales reconocía un gen diferente del ADN bacteriano de S. enterica, algunos esenciales, otros no. Utilizando nuevamente E. coli como donante inicial del plásmido, el equipo determinó que la mortalidad de S. enterica se situaba entre el 1 y el 100%, según el gen de fijación. Aunque quedan preguntas por responder para explicar estas diferencias, seleccionar genes esenciales parece menos eficaz ya que provoca la inserción de fragmentos de ADN en el plásmido, que pierde su capacidad de destrucción de las bacterias, lo cual no sucede con genes no esenciales.

¿Cuál es la solución para llegar a las biopelículas?

Aunque el modelo solo se basa en 2 especies analizadas, el plásmido puede teóricamente transferirse a una comunidad microbiana compleja; por lo tanto, la conjugación ya no representaría un límite. Ahora, los investigadores deben estudiar la eficacia del plásmido y los parámetros que influyen en su actividad porque el campo de aplicación es muy extenso, incluso para penetrar en las biopelículas, difíciles de alcanzar con otros vectores: una bacteria nativa de la biopelícula de la microbiota podría ser el donante inicial, permitir que el plásmido se propague muy rápidamente y destruir las bacterias seleccionadas, incluso las más resistentes a los antibióticos.

 

* La bacteria donante se fija a la receptora y le transfiere una hebra del ADN del plásmido, que la receptora volverá a transformar en un plásmido bicatenario.

 

Bibliografia :

Hamilton TA, Pellegrino GM, Therrien JA, et al. Efficient inter-species conjugative transfer of a CRISPR nuclease for targeted bacterial killing. Nat Commun. 2019 Oct 4;10(1):4544. doi: 10.1038/s41467-019-12448-3.