Bacteriófagos - Retomando antiguas tecnologías para el control de los problemas bacterianos de hoy

6 minuto de lectura

En el ecosistema que habitamos y desarrollamos todas nuestras actividades existen una serie de organismos que componen un delicado equilibrio ecológico que permiten el desarrollo de la vida.

En este contexto, encontramos que más allá de lo que podemos ver existe un micro-ecosistema habitado por lo que conocemos como Microorganismos, los cuales se definen como organismos que solo son visibles bajo el microscopio y son generalmente unicelulares. En este grupo encontramos a bacterias, hongos, protozoos, algunos tipos de algas e incluso entidades más pequeñas como los virus, los cuales no se encuentran estrictamente vivos, pero de todas formas son estudiados por el campo de la Microbiología. En este último grupo se encuentra una identidad biológica desconocida para la mayoría de las personas, pero que juegan un rol fundamental en este micromundo, los llamados Bacteriófagos.

Por definición, los Bacteriófagos son un tipo de virus que infectan única y exclusivamente bacterias, de ahí su nombre, donde encontramos las palabras “Bacteria” y “Fago”, que en griego significa “comer o devorar”, es decir, su nombre significa literalmente “Para comer bacterias”. Actualmente se conoce que los Bacteriófagos son la entidad biológica más abundante que existe, encontrando un aproximado de 10.000.000 de unidades por mililitro - mL - de agua de mar, y por ser los depredadores naturales de todo tipo de bacterias en el medio ambiente y dentro del organismo de animales y el hombre, manteniendo el equilibrio microbiológico necesario para el desarrollo del ecosistema.

Los Bacteriófagos fueron descritos en profundidad por el científico franco-canadiense Félix D’Herelle, quien en 1917 publico sus primeras observaciones sobre la existencia de un microbio invisible obtenido desde muestras filtradas de orina y fecas de pacientes con disentería, el cual era capas de generar un efecto de eliminación sobre un cultivo in vitro del bacilo disentérico.

Un poco de historia

Entre 1896 y 1913 los investigadores británicos Hankin y Twort realizaron observaciones similares sobre el efecto bactericida que tenían ciertos filtrados de aguas, pero fue Felix D’Herelle el primero en describir en 1917 un nuevo tipo de virus que era capaz de atacar y destruir solo bacterias, por lo que fue el quien le entregó el nombre de “Bacteriófago” y hoy es conocido como el padre de estos microorganismos.

A partir de su descubrimiento, D’Herelle inicio un largo peregrinaje por diversos países de Europa y Asía para continuar con sus estudios y aplicando los bacteriófagos en casos de cólera y otras enfermedades bacterianas. Incluso fue nominado 8 veces al Premio Nobel en 1925, el que finalmente no obtuvo.

En 1928 se radica en Estados Unidos para dirigir una cátedra en la Universidad de Yale, desde donde observa como varias empresas farmacéuticas comienzan una frenética carrera por obtener medicamentos basados en bacteriofágos, pero que se ven enfrentados a no poder crear procesos productivos comercialmente atractivos, por lo que la tecnología no logra despegar y ser masiva.

En 1934 recibe la invitación de su amigo George Eliava y del mismísimo Stalin para desarrollar el proyecto de crear un Instituto en Tiflis (Georgia, Europa Oriental) dedicado exclusivamente al estudio de los bacteriófagos y el desarrollo de la “Terapía Fágica” (Fagoterapia), enfocada a atacar las enfermedades causadas por bacterias con el uso de preparados de bacteriófagos, por lo que se radica en la URSS. Luego de un año donde se lograron grandes avances en el estudio de los bacteriófagos, llegando a ser reconocido como un héroe por los soviéticos, D’Herelle publica el libro “El Bacteriófago y el Fenómeno de Recuperación”, pero luego debe escapar de Tiflis por un problema amoroso de su amigo Eliava. A finales de 1935 regresa a Francia, donde en 1911 había trabajado como asistente sin salario en el Instituto Pasteur de Paris.

En 1939 comenzó la II Guerra Mundial, por lo que en su transcurso la Fagoterapia logró grandes alcances por ser una de las pocas alternativa para el tratamiento de las infecciones de los miles de soldados heridos en batalla. D’Herelle no estaba a gusto con el uso que se le daba a su descubrimiento, por lo que después de ser recluido en su casa por las fuerzas alemanas, se dedica exclusivamente a escribir sus memorias.

A finales de la Guerra, en 1944, la Penicilina ya había recorrido un largo camino de investigación y desarrollo, por lo que ya se encontraba en una etapa de producción industrial, siendo muy atractiva para los aliados porque se encontraba más estudiada y tenía un mayor espectro de acción, al no ser tan especifica en el tipo de bacterias que atacaba, como ocurre con los Bacteriófagos. Además, su aplicación era más simple y rápida, por lo que pasó a ser el método de control bacteriano más utilizado en un corto tiempo. El uso de la Fagoterapia quedó entonces relegada a la URSS hasta su disolución.

Finalmente Félix D’Herelle muere en 1949 en Paris por cáncer de páncreas, siendo reconocido hasta hoy como uno de los investigadores dignos de haber recibido el Premio Nobel, pero que no lo lograron por una u otra razón histórica.

Como actúan los Bacteriófagos

Desde el punto de vista biológico los virus son capaces de reconocer un tipo especifico de célula y actuar como parásitos de la misma, raptando su maquinaria celular para producir copias de si mismo, proceso conocido como “Replicación”. Al ser virus, los Bacteriofágos actúan de la misma manera sobre las bacterias que son su objetivo, es decir, reconocen con una altísima especificidad su bacteria blanco mediante los receptores que componen su estructura, los cuales se unen irreversiblemente a un marcador de la membrana bacteriana, para luego activar su proceso de replicación, conocido como el “Ciclo Lítico de Replicación”, donde el bacteriófago se une a su bacteria blanco (1. Adsorción), inserta su material genético (2. Inyección) e inmediatamente obliga a la bacteria a leer la información contenida (3. Infección) para comenzar a producir sus propias proteínas que construyen luego nuevas copias del bacteriófago. Al saturar el interior de la bacteria de copias, esta literalmente “explota” y es eliminada, liberando más bacteriófagos al medio (4. Liberación), los cuales repiten el proceso en cada copia de la bacteria objetivo que encuentren.

Gracias a la existencia de los Bacteriófagos de Ciclo Lítico es posible utilizar esta entidad biológica como mecanismo de control especifico de bacterias de interés para las diversas industrias del quehacer humano, ya que son capaces de destruir en un corto tiempo las bacterias presentes en una matriz gracias a su proceso natural de replicación, el cual aumenta exponencialmente el número de unidades virales presentes en un medio impidiendo que se agote el número de Bacteriófagos y, por lo tanto, proveer una protección de largo plazo. Al ser un proceso natural y altamente especifico no se afecta ninguno de los procesos naturales de la matriz donde son utilizados, por lo que no se modifican las floras microbiológica intrínsecas de los ambientes, lo que a día de hoy es mirado con muy buenos ojos por la comunidad científica dado los efectos negativos de los antibióticos que han sido observados durante los últimos años, planteándose nuevamente como una alternativa altamente eficiente para eliminar bacterias de ambientes donde no son deseadas.

Estudios recientes (Barr et al, 2013)1 han demostrado que en los animales, incluyendo al ser humano, los bacteriófagos juegan un rol fundamental, planteando un nuevo modelo donde estos actúan activamente como un complemento del sistema inmune, existiendo una relación simbiótica entre ambos. Este estudio demuestra que el epitelio intestinal secreta mucus, el cual presenta una alta afinidad a la cabeza de los Bacteriófagos, favoreciendo que estos se adhieran a él y creando una capa antimicrobiana que impide que las bacterias patógenas colonicen la pared intestinal al aumentar enormemente la posibilidad de encuentro entre ambos microorganismos. Por último, naturalmente el mucus es eliminado constantemente por efecto del transito intestinal, por lo que existe un sistema dinámico que va eliminando los restos bacterianos y los bacteriófagos del intestino.

  1. Barr, Jeremy J. et al. “Bacteriophage Adhering to Mucus Provide a Non–host-Derived Immunity.” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110.26 (2013): 10771–10776. PMC.

Comentar