Los Bacteriófagos y sus Lisinas Podrían ser Utilizados como Alternativa Terapéutica a los Antibióticos en el Tratamiento de Staphylococcus aureus Resistente a la Meticilina

• AUTOR : Borysowski J, Lobocka M, Górski A y colaboradores
• TITULO ORIGINAL : Potential of Bacteriophages and their Lysins in the Treatment of MRSA: Current Status and Future Perspectives
• CITA : Biodrugs 25(6):347-355, Dic 2011
• MICRO : Los bacteriófagos pueden ser utilizados contra infecciones por S. aureus resistente a la meticilina, debido a su alta especificidad, inocuidad y posibilidad de ser utilizados como vectores de agentes terapéuticos. Sus lisinas también parecen ser útiles en el desarrollo de terapias y en profilaxis.

Introducción

Los bacteriófagos son virus que infectan bacterias de manera específica. Pueden ser divididos en dos grandes grupos: fagos líticos obligatorios, que matan las células bacterianas infectadas, o fagos lisogénicos, que pueden matar las bacterias o permanecer dentro de ellas en forma de ADN.

La actividad antibacteriana de los fagos fue descubierta en la segunda mitad del siglo XX, que dio lugar a las primeras pruebas terapéuticas en seres humanos. Es de notar que, en algunos de los ensayos iniciales, los bacteriófagos fueron utilizados en el tratamiento de infecciones por S. aureus. Sin embargo, por varias razones, que incluyen el poco conocimiento sobre la biología de los fagos, muchos ensayos conducidos durante la primera mitad del siglo XX fueron infructuosos y la terapia con fagos no ganó aceptación en la medicina occidental. Por eso no resulta sorprendente que el interés en ellos haya menguado con la introducción de los primeros antibióticos.

Durante la segunda mitad del siglo, las terapias con fagos fueron empleadas de manera eficaz y en gran escala en Europa del Este, especialmente en Polonia, Georgia y Rusia. En años recientes, el interés en el uso terapéutico de los fagos ha resurgido, principalmente por el aumento sustancial de bacterias resistentes a los antibióticos, que está acompañado de un bajo número de antibióticos nuevos capaces de combatir patógenos con múltiples resistencias. De suma importancia en el estudio de los bacteriófagos como agentes antibacterianos son los primeros ensayos controlados y aleatorizados. Los resultados publicados recientemente demuestran la eficacia y la seguridad de preparaciones de bacteriófagos para su uso en seres humanos. Los estudios de inocuidad han demostrado la falta de efectos adversos asociados. Como prueba de la creciente confianza en su inocuidad, en 2006, la Food and Drug Administration autorizó el uso de una preparación de bacteriófagos como aditivo para productos comestibles.

Las lisinas son una alternativa terapéutica. Son enzimas de los bacteriófagos que digieren el peptidoglucano, el principal componente de la pared celular bacteriana, por lo cual inducen la lisis de la célula bacteriana. Si bien esta capacidad de las lisinas fue informada por primera vez en 1959, no fue hasta 2001 que se demostró que las lisinas recombinantes son agentes antibacterianos eficaces. Como los fagos, las lisinas pueden destruir bacterias resistentes a antibióticos.

En este estudio se presentan los fagos de estafilococos y sus lisinas, que podrían ser utilizados en la profilaxis y el tratamiento de las infecciones por Staphylococcus aureus resistentes a la meticilina (SARM).

El SARM fue registrado por primera vez en 1961, poco tiempo después de la introducción de la meticilina a la práctica clínica. Desde entonces, la prevalencia de infecciones por SARM ha alcanzado una escala epidémica mundial. Hasta la década del 90, el SARM fue principalmente un patógeno hospitalario. Sin embargo, durante la última década se ha convertido en una causa principal de infecciones en la comunidad. Los ganados bovino y porcino pueden ser una fuente de SARM. En 2005, se han estimado 94 000 infecciones de SARM en los EE.UU. y más de 18 000 muertes en el hospital (números mayores a los causados por el VIH). Aproximadamente el 42% de las infecciones por estafilococos en pacientes trasplantados pueden ser por SARM. En comparación con infecciones por S. aureus sensible a la meticilina (SASM), las infecciones por SARM están asociadas con estadías más largas en los hospitales, el uso prolongado de antibióticos, los costos más altos de tratamiento y las mayores tasas de mortalidad. Otro problema reside en el aumento en la prevalencia de individuos saludables colonizados por SARM.

Uso de los bacteriófagos en el tratamiento del SARM

La lista de fagos de estafilococos incluye más de 215 cepas morfológicas ya caracterizadas. Son todos fagos con cola. Sus viriones consisten en una cabeza icosaédrica (que contiene la doble cadena de ADN linear) y una cola en forma de tubo. Se han descrito los genomas de más de 40 de estas cepas y se las ha agrupado en tres categorías de acuerdo con el tamaño de su genoma: clase I (~18 kb), clase II (~40 kb) y clase III (~130 kb). Los fagos líticos, que son los más adecuados para el uso terapéutico, se encuentran incluidos en las familias Myoviridae (que poseen una cola larga y contráctil) comprendidos en la clase I, o Podoviridae (de cola corta, no contráctil), comprendidos en la clase III.

Seis de los 30 miovirus de estafilococos aislados han sido caracterizados a nivel genómico. Los 6 pertenecen al grupo relacionado con el SPO1, cuyos representantes son virulentos estrictos e infectan bacterias grampositivas con bajo contenido de guanina y citoquina (GC). Algunos ya se encuentran en uso terapéutico o están siendo estudiados en seres humanos. Otros parecen ser eficaces en el tratamiento de infecciones en animales. Los podovirus de naturaleza lítica obligatoria no son tan comunes. Han sido clasificados en la subfamilia Picovirinae, a la cual pertenece uno de los virus bacterianos mejor caracterizados: el phi29. La utilidad estos fagos todavía debe estudiarse.

Además de la capacidad de combatir el SARM, una característica que hace que algunos de estos fagos sean particularmente útiles para su aplicación terapéutica es el ser polivalentes, es decir, que pueden infectar la mayoría de las cepas de S. aureus. Por ejemplo, una mezcla de miovirus 812 y mutantes derivados puede combatir el 90% de las cepas de S. aureus y el 43% de las cepas de estafilococos coagulasa negativos. Se pudo, incluso, penetrar las biopelículas generadas por los estafilococos.

Otras propiedades que los hacen adecuados para su uso terapéutico son sus genomas, que no contienen secuencias homólogas de toxinas bacterianas o determinantes de virulencia; la homología a nivel del ADN, que es mayoritariamente con fagos del mismo linaje y, por ello, minimiza el riesgo de intercambio genético con profagos y cromosomas bacterianos; que poseen una alta eficacia de traducción del ADN, por lo que su propagación es rápida, y las propiedades de empaquetamiento del ADN no posibilitan la formación de partículas transductivas (viriones que poseen fragmentos de ADN del hospedador).

Los fagos también pueden utilizarse como vectores de compuestos antibacterianos. La propiedad de unirse específicamente a las bacterias, sin interacción con las células humanas, los hace únicos para este tipo de aproximación terapéutica. Por ejemplo, utilizar un bacteriófago para distribuir un antibiótico, de manera que la liberación suceda al unirse el fago a la pared celular bacteriana, resulta en una mayor concentración de antibiótico alrededor de las bacterias. En un estudio in vitro se registró un aumento de 20 veces en la actividad del antibiótico respecto de su aplicación libre. Así, podrían reducirse las dosis eficaces de los antibióticos, lo que permitiría la aplicación terapéutica de fármacos que por su toxicidad no pueden ser utilizados. También, pueden emplearse para portar ADN que codifica proteínas con actividad antibacteriana que, de otra manera, no podría atravesar la pared celular para lograr su efecto. Se están desarrollando fagos capaces de inyectar genes en las bacterias para proteínas pequeñas y solubles en ácido (small, acid-soluble proteins). Además, pueden entregar fotosensibilizadores (compuestos que generan radicales libres al ser expuestos a luces de ciertas longitudes de onda) para su utilización en terapias fotodinámicas.

Las vías de administración de los bacteriófagos pueden ser diversas: oral, tópica, por nebulización, etc., por lo que pueden ser utilizados tanto para infecciones locales como invasivas y a nivel de profilaxis, que incluye la eliminación de la colonización mucosa por SARM, evitando la portación intestinal o eliminándolo de la mucosa nasal. Un estudio demostró que lavarse las manos con una solución de Ringer enriquecida en fagos de estafilococos resulta en una reducción 100 veces mayor de la cantidad de SARM que al usar una solución de Ringer solamente.

Lisinas

Las lisinas son una alternativa terapéutica a los bacteriófagos. Pueden dividirse en dos grupos principales: las endolisinas, producidas dentro de la célula bacteriana para asegurar la liberación de los viriones al medio exterior, y las que forman parte de la estructura del virión del fago, que digiere el peptidoglucano de manera local para permitir la inyección del genoma viral a la célula bacteriana. Como proteínas recombinantes purificadas, pueden degradar rápidamente la pared celular y, por lo tanto, eliminar a las bacterias. Pueden atacar bacterias resistentes a los antibióticos con baja probabilidad de generar resistencia. En general, el alcance de las lisinas de fagos de estafilococos comprende S. aureus y las especies de estafilococos coagulasa negativos; no afectan otra especie bacteriana. Esta especificidad es importante porque S. epidermidis puede inhibir el crecimiento de S. aureus, por lo cual una lisina que ataque a S. aureus, sin afectar a S. epidermidis, puede resultar superior a una que elimine ambas especies. También, la eficacia de las diferentes lisinas en combatir el SARM es variable, y algunas resultan más eficaces contra el SASM o S. aureus resistente a vancomicina. Otra propiedad importante es la capacidad de las lisinas de eliminar las biopelículas de S. aureus, aunque los mecanismos que median este efecto no se conocen aún.

Las lisinas están compuestas, en general, por dos dominios o módulos: el dominio N-terminal enzimático y el dominio C-terminal de unión a la pared celular bacteriana. Algunas lisinas pueden poseer dos dominios enzimáticos: uno con actividad de endopeptidasa y uno con actividad amidasa. Esto puede aumentar la eficacia de la lisis, aunque no en todos los casos. Se ha registrado que el dominio endopeptidasa en una lisina (LysK) resultó tener mayor actividad lítica que la enzima entera. La utilización del sitio enzimático en lugar de la enzima completa resultaría en una producción más fácil y de menor inmunogenicidad. Se ha comprobado que el dominio enzimático, sin el de unión a la pared celular, puede retener la especificidad antibacteriana de la enzima completa. La resistencia bacteriana puede surgir de cambiar un único aminoácido del peptidoglucano en los sitios que las lisinas utilizan para anclarse a la bacteria. Las enzimas que poseen dominios distintos no parecen ser susceptibles a este tipo de resistencia. Además, la estructura modular de las lisinas implica que pueden ser remodeladas para obtener lisinas quiméricas que posean nuevas propiedades, como mejor solubilidad o que se unan a otros sitios de la pared bacteriana.

Las aplicaciones experimentales de las lisinas incluyen la eliminación de S. aureus de las membranas mucosas y piel (profilaxis), el tratamiento de infecciones (septicemia con SARM en ratones) y el uso como biopreservativos (de productos lácteos). Debido a su especificidad, las lisinas pueden eliminar los estafilococos patogénicos sin perturbar el equilibrio de la microflora normal. Su utilización para profilaxis puede ser su principal aplicación. En particular, su utilización para reducir y eliminar la colonización de las mucosas por parte del SARM en pacientes con alto riesgo de infección (pacientes en diálisis o sujetos a operaciones).

Especialidad: Bibliografía - Infectología