Un nuevo método para producir fagos podría ayudar a impulsar los ensayos clínicos

A medida que las bacterias dañinas superan cada vez más a los antibióticos, algunos científicos están recurriendo a un arma biológica para combatirlas: virus especializados que matan a las bacterias. Ahora, un equipo de investigadores con sede en Alemania ofrece una forma potencialmente más rápida y mejor de crear estos bacteriófagos, o simplemente fagos. Su método, al que denominan "fábrica", produce fagos sin tener que cultivar las bacterias contra las que se dirigen, y permite modificar los virus para adaptarlos a infecciones específicas resistentes a los antibióticos.

Es "una plataforma prometedora", dice Pieter-Jan Ceyssens, bioingeniero de Sciensano, el instituto nacional de salud pública de Bélgica, responsable del control de calidad de los fagos que ya están en uso en varios hospitales allí y en otros lugares. El avance se produce cuando una importante iniciativa de fagos de EE . UU . está a punto de lanzar su primer ensayo clínico, en pacientes con fibrosis quística plagados de infecciones pulmonares bacterianas crónicas.

Los fagos se introdujeron como un arma contra las bacterias hace más de un siglo. La medicina occidental los abandonó tras el auge de los antibióticos, pero los científicos y médicos de la antigua Unión Soviética siguieron estudiándolos y utilizándolos . Pero para muchos médicos, la producción de fagos todavía tiene la imagen de ser descuidada, o incluso un proceso "místico", dice Gil Gregor Westmeyer, médico e ingeniero biológico de la Universidad Técnica de Munich (TUM) que dirigió el estudio de la fábrica. , publicado la semana pasada en Cell Chemical Biology .

Para obtener una cantidad suficiente de fagos, las bacterias patógenas generalmente se cultivan primero en el laboratorio. Luego se exponen a fagos que fueron previamente aislados de los mismos patógenos. Una vez que estos fagos comienzan a multiplicarse en las bacterias, se recolectan y purifican. Aunque este proceso se ha vuelto más eficiente, limpio y confiable en los últimos años, sigue siendo un trabajo laborioso y costoso. Un problema es que las paredes de las células bacterianas a menudo contienen compuestos tóxicos llamados endotoxinas que deben eliminarse durante la purificación de los fagos, señala Ceyssens. “No tener que hacer eso realmente facilitaría el proceso de producción”, dice.

El año pasado, algunos de los colegas de TUM de Westmeyer informaron haber encontrado una posible alternativa cuando estaban explorando si los extractos de las células destruidas de Escherichia coli aún apoyaban el ensamblaje de proteínas. No solo lo hicieron, sino que el grupo demostró además que este sistema libre de células, del cual se eliminaron los componentes de la pared celular bacteriana, podría ensamblar nuevos fagos dirigidos a E. coli nuevos y completos si se le proporciona el ADN viral apropiado y otras moléculas que permiten que el virus genes a expresar.

En el nuevo informe, muestran que estos extractos de E. coli pueden producir virus dirigidos contra otras bacterias dañinas, como las que causan neumonía o peste, si se les da el ADN del fago correcto. “Básicamente, es una tubería completa para el tratamiento personalizado con fagos”, dice Westmeyer. “Lo único que no logramos hacer fue tratar al paciente del que aislamos el patógeno, por razones regulatorias. Pero 'tratamos' la bacteria en particular con el fago en el laboratorio”.

Una startup fundada por algunos de los miembros del equipo de TUM tiene como objetivo expandir la biblioteca de fagos que phactory puede ensamblar. “Los fagos descritos en el documento son relativamente pequeños, a diferencia de la mayoría de los fagos dirigidos contra importantes patógenos multirresistentes”, dice Ceyssens. Ensamblar los virus más grandes podría resultar un desafío, dice, porque algunos fagos se anclan a la membrana celular bacteriana para ensamblar copias. “Me pregunto si eso será posible con una sopa de células de E. coli extraídas , incluso si se agregaran esas proteínas de anclaje”, dice.

Otra ventaja del enfoque del equipo es la capacidad de diseñar los fagos ensamblados y estudiar los resultados en detalle. No hacen esto cambiando el genoma del fago en sí, sino agregando a la sopa bucles de ADN llamados plásmidos que se traducen de forma independiente para crear proteínas de fago modificadas. Estas proteínas se incorporan a los nuevos virus, pero no a su progenie.

“Para mí, esta parte del sistema tiene el mayor valor agregado”, dice Robert Schooley, codirector del Centro de Aplicaciones y Terapéutica Innovadoras de Fagos (IPATH) de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego. Brinda a los investigadores y médicos la capacidad de modificar los fagos, dice Schooley, por ejemplo, para aumentar su poder para destruir bacterias o las biopelículas que producen.

IPATH está a punto de comenzar su ensayo de fibrosis quística, financiado por los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU., utilizando fagos cultivados de la manera tradicional para atacar las poblaciones bacterianas en los pulmones de los pacientes. Pero Schooley puede imaginar el uso del enfoque de fábrica en el futuro. "Todavía hay mucho que aprender sobre los fagos", dice. "Esta [nueva] técnica nos permite no solo optimizar su uso, sino también estudiar si los cambios [que introducimos] realmente tienen los efectos que suponíamos".