Un estudio innovador liderado por las investigadoras Celia Ferriol-González y Pilar Domingo-Calap, del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas, ha revelado un importante mecanismo evolutivo que utilizan los fagos, virus con potencial terapéutico, para infectar bacterias multirresistentes. Este hallazgo, publicado en PLOS Biology, promete abrir nuevas puertas en el desarrollo de tratamientos más eficaces contra estas infecciones.
Los fagos, también conocidos como bacteriófagos, son virus que tienen la capacidad de atacar y destruir bacterias. Se encuentran en todos los ecosistemas y se consideran una herramienta prometedora para combatir las infecciones causadas por bacterias resistentes a los antibióticos. El estudio se centra en cómo estos virus se adaptan para atacar diferentes especies del género Klebsiella, que son responsables de infecciones graves en hospitales y presentan una notable resistencia a los antibióticos.
Mecanismos de adaptación de los fagos
Las bacterias del género Klebsiella poseen una cápsula externa que varía entre cepas y actúa como una barrera frente a la entrada de fagos y antibióticos. Investigaciones previas realizadas por el grupo de Virología Ambiental y Biomédica, bajo la dirección de Pilar Domingo-Calap, habían demostrado la especificidad de esta cápsula para la mayoría de los fagos relacionados con Klebsiella.
Para lograr la infección, cada fago debe reconocer esa cápsula; sin embargo, no todos lo hacen de la misma manera. Los fagos especialistas atacan un tipo específico de cápsula, mientras que los generalistas pueden infectar múltiples cepas con diferentes tipos de cápsulas. A través del presente estudio, las investigadoras han identificado los mecanismos que permiten a ciertos fagos ampliar su rango de ataque, información crucial para diseñar tratamientos más efectivos contra las bacterias multirresistentes.
Proteínas clave en la evolución viral
El estudio ha demostrado que la clave para esta adaptación radica en unas proteínas especializadas que los fagos utilizan para reconocer la cápsula protectora de las bacterias. Estas proteínas, conocidas como proteínas de unión al receptor, presentan una mayor flexibilidad en los fagos generalistas, lo que les permite evolucionar rápidamente y atacar diversos tipos de cápsulas. Por otro lado, los fagos especialistas cuentan con proteínas más rígidas que limitan su capacidad adaptativa.
Este avance contribuye al entendimiento del proceso evolutivo que realizan distintos fagos para ampliar su rango hospedador e infectar diversas cepas. Según Ferriol-González, coautora del artículo: “La dificultad fue estudiar la evolución de varios fagos dentro de una misma comunidad viral y su adaptación a un entorno complejo compuesto por numerosas bacterias con diferentes tipos capsulares”.
Nuevas perspectivas en terapias basadas en fagos
Además, el equipo observó que los fagos pueden intercambiar genes entre sí, acelerando así su evolución y ampliando su rango operativo. Este descubrimiento abre nuevas posibilidades para el diseño de terapias basadas en fagos contra infecciones resistentes, un desafío creciente en el ámbito de la salud pública.
Las bacterias del género Klebsiella, utilizadas como modelo en este estudio, están catalogadas como patógenos prioritarios por la Organización Mundial de la Salud (OMS). Ferriol-González enfatiza: “Comprender cómo evolucionan y se adaptan es fundamental para desarrollar terapias basadas en fagos más eficaces y personalizadas”.
Avances hacia tratamientos personalizados
Pilar Domingo-Calap añade: “Este estudio representa un avance significativo hacia el diseño de terapias personalizadas basadas en fagos y abre las puertas a utilizar la evolución dirigida para optimizar proteínas relevantes”. A pesar del creciente interés por el uso terapéutico de los fagos, aún queda mucho por aprender sobre sus mecanismos interactivos con las bacterias.
Desde su grupo investigador se avanza hacia un conocimiento más profundo en este campo desde la ciencia básica hasta aplicaciones terapéuticas mediante su spin-off, Evolving Therapeutics.
Referencia:
Ferriol-González, C., Domingo-Calap, P. (2025). The host range of generalist and specialist phages in capsule-diverse Klebsiella hosts is driven by the evolvability of receptor-binding proteins. PLOS Biology, 23(11), https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003515
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