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El procedimiento se fundamenta en un sistema de «edición» de genes que permite diseñar hebras guía de ARN para que se dirijan a genes de resistencia a los antibióticos, incluyendo la enzima NDM-1.
Ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, han lorgrado hacer de las bacterias resistentes a los antibióticos armas contra sí mismas mediante el uso de un sistema de edición de genes denominado CRISPR que puede desactivar cualquier gen diana. Los detalles del trabajo, dirigido por Timothy Lu, profesor asociado de Ingeniería Biológica, Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación, se explican en un artículo que publica Nature Biotechnology (doi: 10.1038/nbt.3011.).
Lu confía en que que esta tecnología dé lugar a nuevos fármacos para combatir el problema que plantean las bacterias resistentes a los medicamentos. La mayoría de los antibióticos funcionan al interferir con las funciones como la división celular o la síntesis de proteínas. Sin embargo, algunas bacterias, como es el caso de MRSA (Staphylococcus aureus resistente a la meticilina), o los organismos CRE (enterobacterias resistentes a carbapenem), han evolucionado hasta convertirse en prácticamente intratables.
En esta nueva investigación, los estudiantes de posgrado Robert Citorik y Mark Mimee trabajaron con Lu para controlar genes específicos que permiten a las bacterias sobrevivir al tratamiento con antibióticos. El sistema de edición del genoma de CRISPR, descubierto originalmente por estudiosos del sistema inmunológico bacteriano, involucra a un conjunto de proteínas que las bacterias utilizan para defenderse de los bacteriófagos (virus que infectan bacterias). Una de estas proteínas, una enzima de ADN de corte llamada Cas9, se une a las cadenas cortas de guía de ARN que se dirigen a secuencias específicas, indicando a Cas9 dónde debe hacer sus recortes.
A fin de convertir a las bacteraas multirresistentes en armas letales para sí mismas, Lu y su equipo diseñaron sus hebras guía de ARN para que se digieran a genes de resistencia a los antibióticos, incluyendo la enzima NDM-1, que permite que las bacterias resistan una amplia gama de antibióticos beta-lactámicos, incluyendo carbapenems. Los genes que codifican NDM-1 y otros factores de resistencia a los antibióticos se forman, por lo general, en los plásmidos, filamentos circulares de ADN separado del genoma bacteriano, haciendo más fácil que se propaguen a través de las poblaciones.
E.coli enterohemorrágica
Cuando los científicos utlizaron el sistema de CRISPR contra NDM-1, lograron matar específicamente más de 99 % de las bacterias portadoras de NDM-1, mientras que los antibióticos a los que son resistentes las bacterias no indujeron una destrucción significativa. También dirigieron con éxito otro gen que confiere resistencia a los antibióticos que codifica SHV-18, una mutación en el cromosoma bacteriano que proporciona resistencia a antibióticos de quinolona, y un factor de virulencia en la E. Coli enterohemorrágica.
Además, los investigadores demostraron que el sistema CRISPR podría emplearse para eliminar selectivamente las bacterias específicas de diversas comunidades bacterianas en función de sus características genéticas, lo que abre la posibilidad de que «la edición microbioma» vaya más allá de las aplicaciones antimicrobianas.
Para obtener los componentes de CRISPR en bacterias, los investigadores crearon dos vehículos de reparto: bacterias diseñadas que portan genes CRISPR en plásmidos y partículas de bacteriófagos que se unen a la bacteria e inyectan los genes. Ambos transportadores expandieron con éxito los genes CRISPR a través de la población de bacterias resistentes a los medicamentos. La dispensación del sistema CRISPR en larvas waxworm infectadas con una forma dañina de «E. Coli» provocó un aumento de la supervivencia de las larvas.
Los investigadores están probando este método en ratones y creen que, con el tiempo, esta tecnología podría adaptarse para suministrar los componentes de CRISPR con el fin de tratar infecciones o eliminar otras bacterias no deseadas en pacientes humanos.
Otra herramienta desarrollada por Lu para combatir la resistencia a los antibióticos es una tecnología llamada «CombiGEM», descrita en Proceedings of the National Academy of Sciences, y que permite a los científicos localizar rápidamente las combinaciones genéticas que sensibilizan las bacterias a los diferentes antibióticos
septiembre 22/2014 (JANO)
Citorik RJ, Mimee M, Lu TK.Sequence-specific antimicrobials using efficiently delivered RNA-guided nucleases.Nat Biotechnol. 2014 Sep 21.
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