Un estudio reciente del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio), un centro del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València (UV), ha descubierto cómo ciertos virus conocidos como fagos, que infectan exclusivamente bacterias, logran modificar sus proteínas y compartir fragmentos de su material genético para penetrar en la cápsula protectora que rodea a muchas bacterias. Este avance es crucial para desarrollar terapias más efectivas contra infecciones provocadas por bacterias resistentes a antibióticos.
La investigación, liderada por Celia Ferriol-González y Pilar Domingo-Calap, ha sido publicada en la revista PLOS Biology y arroja luz sobre los mecanismos evolutivos que permiten a los fagos infectar bacterias resistentes. Estos resultados abren nuevas vías para el desarrollo de tratamientos «más eficaces» frente a bacterias multirresistentes, un problema creciente en la salud pública.
El papel de los fagos en la lucha contra bacterias
Los fagos, o bacteriófagos, son virus que atacan y destruyen bacterias, presentes en todos los ecosistemas y considerados una «herramienta prometedora» para combatir infecciones provocadas por bacterias que han desarrollado resistencia a los antibióticos. Este estudio se centra en cómo los fagos se adaptan para atacar diferentes especies de bacterias del género Klebsiella, que son responsables de infecciones hospitalarias graves y figuran en la lista de patógenos «prioritarios» de la Organización Mundial de la Salud (OMS).
Las bacterias de este género presentan un escudo externo, conocido como cápsula, que varía según la cepa y actúa como una barrera contra la entrada de los fagos, limitando también la eficacia de los antibióticos. Investigaciones anteriores del grupo de Virología Ambiental y Biomédica del I2SysBio demostraron que la mayoría de los fagos de Klebsiella dependen de esta cápsula para infectar, atacando generalmente uno o pocos tipos capsulares.
Adaptación y evolución de los fagos
Para infectar, algunos fagos requieren reconocer la cápsula de la bacteria. Los fagos especialistas atacan un tipo concreto de cápsula, mientras que los generalistas pueden infectar cepas con diferentes cápsulas. Este estudio revela que las proteínas de unión al receptor en los fagos son más «flexibles» en los fagos generalistas, lo que les permite evolucionar rápidamente y atacar múltiples tipos capsulares. Por el contrario, los fagos especialistas poseen proteínas más rígidas, limitando su capacidad de adaptación.
Además, se ha demostrado que los fagos pueden recombinar partes de su genoma, incluidas proteínas clave, lo que acelera su adaptación a la diversidad de cápsulas bacterianas y les permite infectar nuevas cepas. La coautora del estudio, Celia Ferriol-González, ha comentado que el mayor reto fue seguir la evolución de distintos fagos en una comunidad viral y su adaptación a un entorno complejo con múltiples tipos de bacterias.
Este descubrimiento abre el camino a nuevas terapias basadas en fagos para combatir infecciones resistentes, una cuestión cada vez más urgente en la salud pública. Según Pilar Domingo-Calap, «comprender cómo evolucionan y se adaptan los fagos es fundamental para desarrollar tratamientos más eficaces y personalizados para cada paciente».
La investigación confirma que la flexibilidad de ciertas proteínas y el intercambio genético entre fagos son mecanismos que podrían aprovecharse en aplicaciones clínicas. «Este estudio es un paso adelante en el diseño de terapias personalizadas basadas en fagos», concluye Pilar Domingo-Calap, destacando que aún queda mucho por descubrir sobre la interacción entre fagos y bacterias y su impacto en entornos complejos.
El uso de fagos como terapia está en aumento, pero se requiere un mayor entendimiento de los mecanismos de interacción, evolución y adaptación viral, así como de cómo estas interacciones afectan el equilibrio y la diversidad de las comunidades microbianas. Desde el grupo de investigación, se continúa avanzando en este ámbito, desde la ciencia fundamental hasta la aplicación terapéutica, a través de su spin-off Evolving Therapeutics.
