LOS BACTERIÓFAGOS Y SU APLICACIÓN EN LA MEDICINA

Por: Dilan Victor Suárez Agüero

Octubre 8, 2020

Renzo Punil Luciano

Biólogo Genetista Biotecnólogo por la Universidad Nacional Mayor de San Marcos (UNMSM). Egresado de la maestría en Biología Celular y Molecular por la Universidad Federal de Paraná (UFPR) en Brasil. Viene desenvolviéndose como investigador en diferentes proyectos orientados a la Microbiología y Parasitología Molecular. Actualmente, es coordinador del equipo que busca aislar y caracterizar bacteriófagos de Salmonella infantis para su posterior uso como terapia en el Laboratorio de Virología Clínica y Molecular de la UNMSM.

Fuente: Archivo personal

¿Qué es un bacteriófago y cuál es su importancia?

Los bacteriófagos o fagos son virus que infectan y tienen la capacidad de eliminar bacterias. Su importancia radica en que son controladores naturales de las poblaciones bacterianas en diferentes ecosistemas. En la actualidad, gracias al conocimiento de su ciclo de vida, se les utiliza principalmente en el campo de la salud humana y animal, de la biotecnología y en la industria alimentaria.

Para fines de esta entrevista, nos enfocaremos solo en la aplicación médica de los bacteriófagos. ¿En qué consiste la llamada “Fagoterapia” y cómo se originó?

La fagoterapia se puede definir como la aplicación directa de los bacteriófagos en pacientes con infecciones bacterianas, muchas de ellas resistentes a antibióticos. 

Su origen se remonta a los inicios del siglo XX, donde los bacteriófagos eran conocidos como “una sustancia invisible antagonista de bacterias”, considerándose un “boom” porque no existía un tratamiento para las infecciones causadas en esa época. El microbiólogo Félix d’Herelle fue el primero en utilizar la fagoterapia en unos niños que presentaban una infección por Shiguella dysenteriae, además el mismo se inoculó estos fagos para demostrar que eran inocuos para las personas. Para el año 1928 recién se descubren los antibióticos, pero no es hasta los años ’40 que se comienzan a producir a gran escala, siendo más económico y fácil de producir. Esto originó que la fagoterapia se dejara de lado debido a que era muy costosa, además que comenzó a ser considerada como un tratamiento “no seguro”. Sin embargo, entidades del mundo oriental como el Instituto George Eliava en Rusia, siguieron trabajando con fagos, es por eso que hasta la actualidad es considerado como uno de los centros de referencia en fagoterapia. En el mundo occidental, hasta hace algunos años, la fagoterapia era una alternativa que se podría utilizar, pero aún existía ese temor a que no era completamente segura, sumado a que existen muchas restricciones debido a que es un medicamento nuevo sin precedentes en el mercado, generando que los proyectos se quedarán solo con experimentos en animales de laboratorio. No fue hasta el año 2017 que se publicó un artículo donde utilizaron la fagoterapia en un paciente con infección por Acinetobacter baumanii resistente a múltiples antibióticos, resultando en la mejora del mismo. Desde esa fecha se han publicado más de cuatro reportes del uso de la fagoterapia en diferentes casos clínicos. En este punto me gustaría resaltar que el enfoque actual no pretende sustituir los antibióticos por los fagos, sino utilizarlos de manera conjunta, ya que cuando las bacterias adquieren resistencia a los fagos, se vuelven sensibles a los antibióticos.

¿Cuál es el proceso que realizan los científicos para que la fagoterapia pueda ser aplicada finalmente a los pacientes?

Todo el proceso lo podemos resumir en tres pasos que son necesarios realizar hasta que pueda ser usado como tratamiento. 

El primero de ellos consiste en aislar el fago, debido a que son muy ubicuos, tenemos que tener en consideración la fuente de la bacteria patógena que pretendemos eliminar; por ejemplo, si estamos hablando de un paciente hospitalizado con una infección gastrointestinal por E.coli resistente a antibióticos, uno de los primeros lugares donde deberíamos buscar fagos contra esta bacteria serían las aguas residuales del hospital, de su domicilio o en los ríos, donde ocurre la disposición final de todos estos desechos contaminados. Otro caso sería el de Vibrio spp. que se encuentra naturalmente en el mar, los fagos específicos de esta bacteria también lo encontraríamos en el mismo lugar, es decir, donde se encuentra la bacteria está su respectivo bacteriófago. Una vez ubicada la fuente del fago, procedemos a aislarlo y purificarlo en el laboratorio utilizando diferentes técnicas en microbiología.

El segundo paso consiste en la caracterización del genoma del fago aislado, para ello utilizamos diferentes técnicas de secuenciamiento y programas bioinformáticos que existen en la actualidad. La finalidad es determinar si nuestro fago posee genes para realizar un ciclo lisogénico o lítico, es decir, si cuando ingrese a la bacteria entrará en un estado de “dormancia” o se replicará para finalmente destruir a la bacteria, que es el objetivo final de la fagoterapia. Si encontramos que nuestro fago realizará un ciclo lisogénico, tenemos dos opciones, tratamos de aislar otro fago o mediante técnicas de ingeniería genética le quitamos los genes lisogénicos para que se convierta en lítico.

Una vez demostrado que nuestro fago realizará exclusivamente un ciclo lítico, pasamos al tercer paso donde se busca caracterizar fenotípicamente. Este paso es esencial debido a que conoceremos las condiciones óptimas de crecimiento y de esa manera determinar la posible vía de inoculación en su aplicación a los pacientes que lo requieran.

¿Cuáles serían los principales retos a vencer para que la fagoterapia pueda ser utilizada de forma masiva?

Si bien los fagos son inocuos para las personas, hay muchas otras consideraciones que hay que tener en cuenta para poder aplicarlo como tratamiento. Creo que lo más difícil es encontrar el “cóctel” de fagos que sean ideales para un caso en particular. Por ejemplo, podría mencionar que debemos seleccionar fagos que no sean capaces de estimular una respuesta inmune por parte del paciente, ya que esto llevaría a la eliminación del fago y no del patógeno que está causando el problema. Otro punto importante sería asegurar la especificidad del fago con respecto al patógeno que queremos eliminar, debido a que, si nuestro fago es administrado por vía oral, este podría interaccionar con bacterias de nuestra microbiota normal ocasionando alguna complicación en el paciente. Estas consideraciones, sumadas a lo laborioso que es la caracterización de los fagos y a la resistencia que se está generando por parte de las bacterias, ocasionan que el tratamiento se vuelva personalizado y muy costoso en la mayoría de los casos.

En nuestro país, ¿existe alguna empresa o grupo de investigación que estudie bacteriófagos para su uso en la salud?

Hasta el momento no hay alguna empresa que aplique la fagoterapia como parte de sus protocolos; sin embargo, existen varios grupos de investigación que estudian bacteriófagos con potencial uso en la salud. Muestra de ello es la publicación de hace algunos años de un grupo de investigadores de la Universidad Peruana Cayetano Heredia (UPCH) que lograron aislar y caracterizar bacteriófagos de Staphylococcus aureus resistentes a la meticilina, aplicándolo en ratones y demostrando así su uso como profiláctico. Casos como el de la UPCH existen en otras partes de nuestro país. A pesar que no son muchos los grupos que realizan investigación en este tema, considero que tenemos los recursos humanos y tecnológicos para desarrollar este tipo de terapias en nuestro país.

¿Cuál es tu relación con los fagos y desde cuándo comenzó a formar parte de tus intereses de investigación?

Mi primer acercamiento lo tuve en el pregrado, debido a que me dieron la oportunidad de pertenecer al laboratorio de Bacteriófagos de la Facultad de Ciencias Biológicas de la UNMSM. Comencé como asistente de práctica en el curso de microbiología hasta que se dio la oportunidad de pertenecer a un proyecto grande del cual pude realizar mi tema de tesis. Este consistió en aislar y caracterizar microbiológica y fisicoquímicamente bacteriófagos específicos de Escherichia coli obtenidos de aguas residuales de la planta de tratamiento “La Taboada”. Esta experiencia me permitió conocer los pasos iniciales que se deben realizar para generar una aplicación más real de los fagos.

Cuando regresé a Perú después de haber realizado la maestría en Brasil, el Dr. Enrique Mamani me abrió las puertas de su grupo de investigación para realizar un proyecto con bacteriófagos, pero en esta oportunidad como parte de una colaboración internacional con el Dr. Jorge Bardales de la empresa Nextbiotics. Para este proyecto, logramos aislar y caracterizar bacteriófagos específicos de Salmonella spp. en pollos, para su posterior aplicación en el campo veterinario.

Bacteriófago φGF1 aislado de la planta de tratamiento “La Taboada”. Fuente: Instituto Carlos Chagas -Brasil

Coméntanos un poco del proyecto sobre bacteriófagos que te encuentras realizando en la actualidad…

Después de la experiencia con Nextbiotics, en el grupo de investigación nos planteamos realizar el aislamiento y caracterización de bacteriófagos específicos de Salmonella infantis, una bacteria resistente a múltiples antibióticos y con antecedentes de haber ocasionado un brote en nuestro país, para que en un futuro pueda utilizarse como tratamiento

Fuente: Archivo personal

¿En qué etapa del proyecto se encuentran?

Nos encontramos en la etapa de caracterización del genoma, hemos mandado a secuenciar los fagos aislados para posteriormente analizarlos con programas bioinformáticos y determinar si son viables para su aplicación o necesitan alguna modificación genética

¿Quiénes conforman el equipo de investigación y qué función desempeñas dentro de él?

El Dr Enrique Mamani es el investigador principal que dirige algunos de los proyectos que se están realizando en el Laboratorio de Virología Clínica y Molecular. El equipo lo conforman dos tesistas de pregrado, Arlene Cuyutupa, quien es la encargada de realizar la caracterización fisicoquímica-microbiológica de los fagos y Florencia Tapia que es la encargada de la caracterización molecular de los mismos. Yo soy el coordinador del proyecto, encargado de asesorar los diversos procedimientos que se están realizando.

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