Estudio de la Universidad Complutense de Madrid en colaboración con la Universidad de Oxford (Reino Unido)

Veterinarios españoles avanzan en el conocimiento sobre los mecanismos genéticos de las resistencias a antibióticos

Redacción Tierras / Interempresas07/04/2021

La resistencia a los antibióticos, considerada como la crisis sanitaria más importante de este siglo, puede hacernos retroceder a la era pre-antibiótica, con millones de muertes al año por infecciones aparentemente sencillas. Una investigación de la Universidad Complutense de Madrid y de la Universidad de Oxford reconstruye por primera vez en tiempo real cómo actúan los integrones, unas plataformas genéticas que ayudan a la bacteria a resistir a los antibióticos.

Los integrones son plataformas genéticas que permiten a las bacterias captar y coleccionar genes de resistencia a los antibióticos para esquivar los efectos de estos fármacos. Por primera vez, una investigación internacional de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y la Universidad de Oxford ha descrito en tiempo real cómo actúan estas plataformas. “Los integrones son como pequeños cerebros bacterianos: permiten aprender muchas funciones, incluidas las de cómo resistir a antibióticos, y acumularlas como una memoria de bajo coste. En realidad, no se encuentran de forma natural en las bacterias clínicas, llegaron a ellas como consecuencia del uso masivo de antibióticos”, explica José Antonio Escudero, investigador del Departamento de Sanidad Animal y miembro del grupo Vigilancia Sanitaria Veterinaria de la UCM.

Una ventaja clave de los integrones es que son capaces de reducir el coste energético que supone para la bacteria hacerse resistente. La mayor parte del coste de cualquier gen viene de su expresión, es decir, de la fabricación de la proteína codificada en ese gen. Conforme un integron va captando nuevos genes, los que ya tenía van silenciándose hasta dejar de costar y “caer en el olvido”.

En el trabajo, los investigadores describen el ‘modus operandi’ de los integrones: cuando la bacteria es atacada por un antibiótico, el integrón cambia el orden de los genes, colocando de nuevo en primera posición los genes de resistencia adquiridos tiempo atrás. En otras palabras, cuando la bacteria lo necesita, los integrones pueden ‘recordar’ las funciones aprendidas hace tiempo y que tenía silenciadas en su memoria para evitar su coste cuando el gen no se usa. “La actividad de los integrones facilita enormemente el desarrollo de resistencias por un aumento de la expresión de genes de resistencia consecuencia de la reordenacion de estos genes dentro de la plataforma”, señala Escudero.

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José Antonio Escudero, investigador del Departamento de Sanidad Animal de la Universidad Complutense de Madrid.
En el año 2015, el investigador ya publicó que los integrones aportaban “adaptación bajo demanda” aunque el modelo de funcionamiento era fruto de observaciones independientes. “Hasta ahora, nos imaginábamos la película del integrón por una serie de fotos que hemos visto. En esta investigación, hemos conseguido poner la película en marcha y ver al integrón en acción”, añade Escudero.

En esta ocasión, y como parte de la tesis de Celia Souque de la Universidad de Oxford, los investigadores han hecho evolución experimental en el laboratorio con una bacteria patógena en la que han introducido un integrón con tres genes de resistencia. El último está silenciado por estar en tercera posición y la bacteria es sensible a ese antibiótico, pero confiere resistencia si se recoloca en primera posición del integrón. Como control, los investigadores utilizaron una bacteria idéntica que contenía los mismos tres genes de resistencia, pero cuyo integrón no funcionaba y no podía reordenarlos.

Sometieron a poblaciones independientes de ambas bacterias a un tratamiento con concentraciones crecientes del antibiótico, y vieron que sobrevivían más poblaciones cuando el integrón funcionaba. Secuenciaron los genomas de estas poblaciones a diferentes tiempos del experimento para ver los cambios genéticos que han permitido a la bacteria sobrevivir a cantidades altas de antibiótico y cómo el integrón colocaba en primera posición el gen de resistencia efectivo. “Nuestro trabajo es especial porque mezcla la evolución experimental y secuenciación masiva con un gran dominio de edición genética necesaria para crear integrones de diseño y meterlos en un plásmido natural. Es decir que recreamos condiciones naturales pero lo diseñamos para explorar la pregunta que queremos”, reconoce Escudero.

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