Revelar la guerra microbiana desencadenada en las infecciones asociadas a biopelículas
Muchas bacterias viven en comunidades polimicrobianas, que desempeñan un papel fundamental en diversos ecosistemas, desde el suelo y el agua hasta el cuerpo humano. Dentro de estas comunidades estructuradas, los microorganismos establecen interacciones íntimas, intercambiando sustratos y metabolitos. Las biopelículas constituyen una forma prevalente de vida microbiana y están relacionadas con la patogénesis de enfermedades. Comprender la dinámica de las interacciones microbianas que tienen lugar en las biopelículas es esencial para controlar infecciones y descifrar el comportamiento bacteriano, sobre todo en lo que respecta a la salud humana.
Ventaja competitiva de las cepas productoras de bacteriocinas
En el proyecto BOB, respaldado por las acciones Marie Skłodowska-Curie (MSCA, por sus siglas en inglés), se examinó el papel de las bacteriocinas, un grupo de péptidos antimicrobianos, en las comunidades bacterianas de biopelículas. Tradicionalmente, las bacteriocinas se han considerado como un arma en la lucha contra células bacterianas próximas por recursos comunes. También pueden tener otras funciones ecológicas como, por ejemplo, facilitar la liberación de ADN para la transformación natural. «Las bacteriocinas se han estudiado con profusión para aplicaciones alimentarias y sanitarias y, tradicionalmente, se han considerado como un mecanismo de defensa bacteriano. Sin embargo, no se sabe mucho sobre las otras funciones que las bacteriocinas podrían desempeñar como, por ejemplo, su papel en las biopelículas», explica Sara Arbulu Ruiz, beneficiaria de una beca de investigación individual MSCA. La presencia de bacteriocinas es muy común y exhiben una gran diversidad en cuanto a su espectro antimicrobiano y modo de acción. El proyecto BOB se centró en «Streptococcus mutans», una bacteria que constituye la principal causa de enfermedades bucales como, por ejemplo, la periodontitis y la caries dental. Sus investigadores emplearon un planteamiento polifacético para tratar de dilucidar el efecto de las bacteriocinas en la formación de biopelículas. Descubrieron que las cepas productoras de bacteriocinas dentro de las biopelículas tenían una ventaja competitiva. La supresión de genes que codifican para bacteriocinas en «S. mutans» dio lugar a una disminución de la capacidad de formación de biopelículas, lo que destaca el posible papel de las bacteriocinas en la dinámica de las biopelículas. Es más, el equipo estableció un flujo de trabajo bacteriocina-biopelícula que servirá como plataforma versátil para futuros estudios sobre biopelículas dirigidos a genes.
Implicaciones para la salud humana
El gran número de pruebas de investigación pone de manifiesto el vínculo entre las cepas productoras de bacteriocinas y la dinámica de formación de biopelículas. Los genes que codifican para bacteriocinas se perfilan como posibles dianas terapéuticas para el control de biopelículas, lo que ofrece nuevas estrategias para combatir las infecciones microbianas. Arbulu Ruiz comenta: «Se necesitan estrategias novedosas para hacer frente a la crisis de resistencia a los antimicrobianos. Además de las propias bacteriocinas como antibióticos, los genes que codifican para bacteriocinas podrían representar posibles dianas terapéuticas para el control de biopelículas». Al dilucidar la compleja interacción entre bacterias en las biopelículas, el proyecto BOB allana el camino al desarrollo de estrategias innovadoras para la atención sanitaria, así como para otros ámbitos. Comprender cómo influyen las bacteriocinas en la dinámica de las biopelículas puede fundamentar el diseño de terapias antimicrobianas dirigidas, que alteren la formación de biopelículas o que aumenten la susceptibilidad de los microorganismos patógenos asociados a biopelículas a los tratamientos convencionales. Además, la aplicación de bacteriocinas en la conservación de alimentos y los procesos industriales puede ayudar a mitigar la propagación de microorganismos patógenos alimentarios, así como a reducir la prevalencia de la contaminación microbiana en diversos entornos, mejorando de este modo la seguridad y la calidad de los alimentos. De cara al futuro, el equipo del proyecto BOB se propone investigar las interacciones entre biopelículas mediadas por bacteriocinas en términos de su mayor repercusión ecológica. Asimismo se pretende ahondar en los mecanismos que subyacen al deterioro de los alimentos relacionado con biopelículas con otros experimentos. En general, el proyecto BOB acorta la brecha entre la investigación fundamental y las aplicaciones en la vida real y proporciona información básica sobre las estrategias para combatir las infecciones asociadas a biopelículas.
Palabras clave
BOB, biopelícula, bacteriocina, infección, salud pública, comunidad microbiana, Streptococcus mutans, seguridad alimentaria