POR SAMANTHA ADLER
Todos sabemos que los tipos primarios de infección son virales y bacterianos, pero ¿qué pasa con un virus que infecta las bacterias? Entra en el bacteriófago, un virus que infecta las bacterias.
Siga leyendo para aprender todo sobre los bacteriófagos, cómo infectan a sus huéspedes bacterianos y cómo podrían usarse para resolver el problema de la resistencia a los antibióticos en el futuro cercano.
¿Qué aspecto tiene un bacteriófago?
Todos los bacteriófagos infectan a las bacterias, pero la forma en que están estructurados puede ser muy diferente. En primer lugar, sus genomas (su material genético) pueden estar compuestos de ADN o ARN. Su genoma también puede variar en tamaño. El genoma bacteriófago más pequeño conocido en realidad contiene solo veinte genes , pero pueden contener cientos . Eso significa que pueden funcionar de manera bastante simple o su funcionamiento puede ser increíblemente complejo.
Los bacteriófagos más estudiados se parecen a la imagen de arriba, llamada fago cabeza-cola. Pero algunos carecen de cola, mientras que otros tienen la forma de una hebra larga (llamada fagos filamentosos). Los bacteriófagos se han adaptado a lo largo del tiempo para adoptar la forma más adecuada para infectar a las bacterias huésped de su elección.
De hecho, los bacteriófagos son tan diversos que hay un campo completo para explorar su diversidad. La metagenómica es el estudio del material genético obtenido de muestras ambientales, que permite a los científicos examinar los bacteriófagos que tienen algún significado ambiental.
¿Cómo un bacteriófago infecta su huésped?
Al igual que los virus, los bacteriófagos deben infectar a un huésped para que puedan continuar con su linaje. Ahora, los bacteriófagos tienen dos formas posibles de infectar a su huésped. Pueden sufrir lo que se llama el ciclo lítico, que en última instancia mata a las bacterias huésped, o el ciclo lisogénico, que no mata a las bacterias huésped. Algunos bacteriófagos, como los bacteriófagos lambda, pueden incluso cambiar entre los dos.
Una representación visual de los primeros dos pasos de la infección del huésped por un bacteriófago. Crédito: Graham Colm en Wikimedia Commons
Los dos primeros pasos son los mismos: la cola del bacteriófago se adhiere a la superficie de la bacteria, y el fago luego inyecta su genoma en su interior. En el ciclo lítico, el genoma se copia una vez dentro de la bacteria. El ADN contiene instrucciones para que las bacterias creen las proteínas necesarias para formar más bacteriófagos, llamadas cápsidas. Al secuestrar la maquinaria interna de la bacteria, crea muchos bacteriófagos nuevos.
Una vez que se han hecho suficientes, estos nuevos bacteriófagos hacen agujeros en la membrana. El agua se precipita hasta que la bacteria se expande y explota, lo que permite que estos nuevos bacteriófagos queden libres. Ahora pueden salir y repetir el proceso. Se denomina ciclo lítico porque el estallido de células abierto es un proceso conocido como lisis.
Es fácil ver los pros y los contras de este proceso. Un bacteriófago puede usar una bacteria huésped para crear toneladas de copias. Pero este proceso también mata a su huésped, lo que significa que si no se localiza una nueva bacteria adecuada, los nuevos bacteriófagos morirán pronto.
Para superar esto, algunos bacteriófagos se han adaptado utilizando el ciclo lisogénico. Una vez que el genoma del bacteriófago está dentro de la bacteria, se integra en el genoma de la bacteria huésped en un proceso llamado integración, creando lo que se llama un profago. Este contiene la información requerida para someterse al ciclo de replicación del bacteriófago. Y este cambio es permanente: una vez que la bacteria se divide, la descendencia también tendrá el profago integrado en su genoma.
Este proceso mantiene seguro el genoma del bacteriófago hasta que llega el momento de la replicación. Cuando las condiciones sean las adecuadas, el profago saldrá del genoma de la bacteria. Una vez que el profago sale, el ciclo lítico comienza para liberar un nuevo conjunto de bacteriófagos.
Bacteriófagos en medicina
Puede que te sorprenda saber que los bacteriófagos pueden ser la respuesta a la resistencia a los antibióticos . De hecho, mucho antes de que aprendiéramos a producir y producir antibióticos, utilizamos bacteriófagos para tratar infecciones bacterianas. Y esto tiene mucho sentido: los bacteriófagos atacan y matan las bacterias a través del ciclo lítico, y no atacan a las células humanas.
Entonces, ¿por qué dejamos de usarlos? Bueno, este tratamiento se inició en la Unión Soviética, por lo que es casi seguro que la Guerra Fría desempeñó algún papel en nuestra renuencia a adoptarlos. Además, gran parte de la investigación publicada sobre el tema estaba en ruso, por lo que la comunidad internacional no estaba muy familiarizada con estas publicaciones. Finalmente, los antibióticos eran más fáciles de hacer, almacenar y administrar.
Rusia y varios países de Europa del Este todavía utilizan estos métodos hoy en día. Y aunque algunos pueden burlarse de la idea de utilizar técnicas médicas derivadas hace casi 100 años, estas podrían ser la respuesta a nuestros problemas con los antibióticos. Y un estudio reciente presentado en ASM Microbe muestra que esta idea también está empezando a tener éxito en Estados Unidos.
Si bien las bacterias también pueden adaptarse para resistir ciertos bacteriófagos, los investigadores creen que la resistencia a un bacteriófago es en realidad un rasgo temporal . Esto significa que cualquier resistencia formada no forzará la divergencia genética y, por lo tanto, no será relevante después de un período de descanso, ni generalizará a todos los tipos de fagos.
Los bacteriófagos están a nuestro alrededor. De hecho, se estima que hay diez millones de billones de billones . Eso es más que cualquier otro organismo en la tierra (incluidas las bacterias) juntos. Esto demuestra que, al buscar la próxima gran cosa en la medicina, tal vez lo único que tenemos que hacer es mirar el mundo diverso que nos rodea.
