El boom de los bacteriófagos: los virus de bacterias pueden sustituir a los antibióticos

Imagen 3D de un bacteriófago T4. Estos virus que sólo atacan a bacterias estructuralmente son un híbrido entre un mosquito y un bombín de bicicleta. Cuando el virus se ancla en la superficie de la bacteria las patas se contraen y el ADN que está en la cabeza del virus se inyecta en el interior de la bacteria. La palabra inyecta refleja perfectamente este proceso ya que el interior de las bacterias está a presión, entre 5 y 25 atmósferas. 

Los bacteriófagos se emplean para eliminar bacterias desde 1919. Cuando la penicilina y los antibióticos de amplio espectro se empezaron a comercializar, esta tecnología se vio relegada a países pertenecientes al área de influencia de la antigua Unión Soviética, los cuales carecían de algunos de los antibióticos que se disfrutaban en Occidente.

En la actualidad, debido a la aparición de cepas multirresistentes a prácticamente todos los antibióticos conocidos, ha resurgido el interés en los fagos como alternativa antibiótica.Los antibióticos, a pesar de su abuso, en humanos sólo se recetan en respuesta a una enfermedad. En las granjas sin embargo, los antibióticos se utilizan de rutina para promover el crecimiento animal y para prevenir la aparición de brotes infecciosos. Esta práctica ha transformado el microbioma de estos animales de granjas convirtiendo a sus bacterias comensales en reservorios de genes de resistencia a los antibióticos. Estas bacterias llegan a la comunidad a través de los trabajadores de las granjas y a través de productos de alimentación.

Las iniciativas llevadas a cabo por distintos gobiernos para limitar su uso en granjas no han tenido demasiado éxito. Este problema unido al hecho de que muchos consumidores reclaman productos libres de antibióticos es lo que ha animado a distintas compañías a desarrollar productos basados en fagos para el uso en granjas. Este es el caso de la compañía de biotecnología establecidad en Maryland, USA, Intralytix. Esta compañía produce esprays para eliminar Listeria, Salmonella y E. coli O57:H7 en alimentos y en las cadenas de procesado de estos alimentos.

Jason Gill de la Texas A&M University

Según el microbiólogo Jason Gill de la “Texas A&M University” “Conseguir que te aprueben fagos para seguridad alimentaria no es demasiado difícil hoy en día”. Gill no tiene intereses en esta empresa. Según Gill la transparencia científica, es decir, entender porqué y como diseñar los tratamientos con fagos es la máxima prioridad. En un artículo publicado en Antimicrobial Agents and Chemotherapy, sus colegas y él consiguieron tratar con fagos la mastitis bovina causada por Staphylococcus aureur, lo cual es un problema en la industria láctea. Sin embargo, sólo el 16% de las vacas tratadas se curaron. Las altas concentraciones de fagos en la leche hasta 36 h después del tratamiento sugieren que el virus fue inactivado o destruído dentro de la glándula. Según Gill “No todas las infecciones bacterianas tendrán el mismo éxito con tratamientos basados en fagos”.
Este trabajo pone de manifiesto una de las peculiaridades de los fagos: los virus que parecen más eficientes destruyendo bacterias en el laboratorio pueden fallar en cuando se les lleva a un entorno real. Los fagos podrían trabajar mejor en ambientes más concretos y homogéneos como pueda ser la piel o dentro de órganos. Incluso en los casos de éxito de las terapias con fagos los científicos sabemos poco acerca de cuales son los mecanismos de acción. Según Gill, “En este momento no sabemos seguro porqué un fago va a funcionar mejor que otro para destruir una bacteria, supongo que a medida que avancemos sabremos qué infecciones y qué patógenos responden mejor a la terapia con fagos”.

Tratamientos a medida

Las infecciones de oido y pulmón causadas por S. aureus o Pseudomonas aeruginosa, causante de infecciones en pacientes de fibrosis quística, podrían ser blancos de la terapia con fagos, según resultados de la fases 1 y 2 de los ensayos clínicos. En 2009, un estudio publicado en Clinical Otolaryngology, los investigadores trataron 24 pacientes que sufrían de infección crónica en el oído medio causado por P. aeruginosa resistente a los antibióticos con Biophage-PA, una mezcla de seis fagos, y encontraron una mejora significativa comparado con el placebo.

Otro patógeno pulmonar, Burkholderia cenocepacia, fue exitosamente erradicada mediante fagos en un modelo murino de infección pulmonar. Estos resultados publicados en un artículo de 2010 en  The Journal of Infectious Diseases. En este artículo Gill y sus colegas encontraron que administrando fagos intraperitonealmente los fagos funcionaban mejor que si se utilizaba un espray nasal.

La patóloga Catherine Loc-Carrillo de la Universidad de Utah

Las heridas en los huesos y las infecciones de prótesis son un blanco muy atractivo para los tratamientos con fagos. En el Instituto Eliava de la República de Georgia lo hacen de rutina. En Occidente la patóloga Catherine Loc-Carrillo de la Universidad de Utah está también convencida de su utilidad. La osteomielitis causada por bacterias resistentes a los antibióticos, entre otras enfermedades, "en donde la mayoría de las opciones antibióticas no funcionan son una de las prioridades máximas de la terapia con fagos" ha declarado.

Vicent A. Fischetti de la Universidad Rockefeller de Nueva York es el descubridor de los enzibióticos

Otra alternativa, es la de los enzibióticos, moléculas de amplio espectro de acción antibacteriana obtenidas a partir de las que poseen los fagos. En un artículo de 2013 en PLOS ONE, Vicent A. Fischetti de la Universidad Rockefeller de Nueva York identificaron una lisina de un fago que destruye Bacillus anthracis. Esta lisina se une a una enzima esencial para la formación de la pared celular. Ellos entonces identificaron una pequeña molécula que mimetiza la interación del fago con su hospedador. Encontraron que esta pequeña molécula es activa contra varios patógenos Gram-positivos. El producto Epimerox de la compañía farmacéutica Otsuka se está examinando como producto terapéutico potencial. Schuch, uno de los coautores del estudio ha declarado "Hemos aprendido como las lisinas de los fagos matan a la bacteria y eso nos permite desarrollar moléculas que las mimeticen, de esa manera nosotros investigamos la interacción entre fagos y bacterias para identificar nuevas dianas para el desarrollo de de nuevos antibióticos". Ambas estrategias, usar enzibióticos o cocktails de partículas víricas están siendo utilizadas por firmas de biotecnología esperando comercializar los tratamientos. Por ejemplo la empresa radicada en Richmond, Virginia, AmpliPhi, ha comunicado estudios preclínicos con fagos que eliminan al menos tres clases de bacterias en 2013, mientras que la compañía GangaGen de Bangalore, India, está llevando a cabo un estudio clínico en fase dos para descolonizar Staphylococcus aureus usando su StaphTAME.

Sin embargo, "hasta que los procesos regulatorios y manufactureros estén claramente más definidos, el futuro próximo de la terapia con fagos está en más cercana a tratamientos experimentales personalizados, una especie de boutique biotecnológica con una carta de servicios que ofrecer allí donde las terapias tradicionales han fallado" ha explicado Loc-Carrillo. Según esta investigadora "La terapia basada en fagos tendrá sus días otra vez" Los primeros intentos llevados a cabo por los pioneros estaban llenos de entusiasmo a pesar de que se sabía prácticamente nada de la biología de estos virus. En este momento los científicos están más intrigados por la complejidad de todo este campo que simplemente enamorados de la idea.

Referencias:
http://aac.asm.org/content/50/9/2912.long

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1749-4486.2009.01973.x/abstract;jsessionid=66E6838D2C6901322ACAFC3971462813.f01t04

http://jid.oxfordjournals.org/content/201/2/264.long

http://www.plosone.org/article/authors/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0060754