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Mecanismos de recombinación y coevolución en patógenos humanos

La recombinación, consistente en la captación e incorporación de ADN extraño, es lo que ha permitido a los linajes de Streptococcus pneumoniae farmacorresistentes evadir rápidamente las nuevas vacunas conjugadas. Una iniciativa financiada con fondos europeos ha estudiado el problema investigando los diferentes mecanismos de recombinación coevolucionados por el patógeno con el sistema inmunitario humano.
Mecanismos de recombinación y coevolución en patógenos humanos
El proyecto EVOLUTION PNEUMO (The role of recombination in evolution and epidemiology of bacterial pathogen Streptococcus pneumoniae) ha conseguido mejorar la comprensión del papel de la recombinación del principal patógeno bacteriano humano, Streptococcus pneumoniae, también conocido como neumococo.

Para ello se siguió una aproximación interdisciplinar basada en microbiología evolutiva, inmunología y epidemiología de enfermedades infecciosas. Se utilizaron modelos de epidemiología evolutiva genéricos para entender mejor la dinámica poblacional de la recombinación. También se utilizaron secuencias de genoma completo del neumococo para determinar las conexiones existentes entre recombinación, inmunidad, vacunación y farmacorresistencia.

Los análisis genéticos de las dianas de las vacunas, los polisacáridos capsulares, revelaron que esos loci evolucionan de manera activa mediante recombinación, dando lugar a la aparición de tipos nuevos. Muchas de las recombinaciones encontradas procedían de una fuente desconocida, lo que condujo a la hipótesis de que esa diversidad nunca antes observada podría proceder de bacterias estrechamente relacionadas.

La comparación de los grupos de serotipos más significativos reveló que variaban en cuanto a la tasa de recombinación y la velocidad de adaptación posible. Eso sugiere que en un futuro se podrían desarrollar vacunas polisacáridas selectivas para nuevos serotipos, lo que pone de manifiesto la importancia de seguir investigando en esta área.

Un análisis de varios linajes neumocócicos mostró que la evolución del patógeno se produce por dos mecanismos diferentes: microrrecombinación y macrorrecombinación. La macrorrecombinación resultó ser el mecanismo asociado con el cambio de serotipo (la alteración del serotipo mediante recombinación y por tanto un mecanismo de evasión de las vacunas) y con la resistencia a varias clases de antibióticos importantes.

Se utilizó asimismo un método nuevo para visualizar la diversidad genética de los antígenos bacterianos. El resultado fue un nuevo método de análisis de la estructura poblacional e identificación de loci en mosaico (el mosaicismo es la expresión de genes en algunas pero no todas las células de un mismo individuo). Eso permitirá en un futuro analizar rápidamente los signos de la recombinación en grandes conjuntos de datos.

El proyecto EVOLUTION PNEUMO proporcionará un mejor entendimiento del papel de la recombinación de S. pneumoniae en su coevolución con las poblaciones humanas. Los resultados del proyecto son igualmente aplicables a otros patógenos como Neisseria meningitidis, Salmonella enterica y Helicobacter pylori. La comprensión alcanzada sobre la respuesta a largo plazo prevista frente a las vacunas actuales y futuras ayudará a diseñar tratamientos más efectivos y salvar vidas.

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Palabras clave

Recombinación, Streptococcus pneumoniae, coevolución, sistema inmunitario humano, secuencia de genoma completo, polisacáridos capsulares, linajes neumocócicos, loci en mosaico
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