El enemigo de mi enemigo es… Un virus que ataca a las bacterias: los bacteriófagos

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.22201/cuaieed.16076079e.2021.22.4.1

Palabras clave:

terapia de bacteriófagos, endolisinas, enzibióticos, partículas tipo virus (VLP), fantasmas bacterianos

Resumen

Los virus son partículas que infectan a todas las formas de vida. Los virus bacteriófagos, que infectan bacterias, fueron descubiertos antes que los antibióticos. A pesar de su tamaño pequeño, han contribuido al desarrollo científico desde hace décadas, como en el descubrimiento de numerosas enzimas con aplicaciones en la biología molecular.1 En este trabajo se analizarán aspectos generales de la biología de los virus bacteriófagos, su contribución a la salud y se presentarán algunos casos exitosos de la terapia antimicrobiana usando bacteriófagos en humanos y animales. Aunque la terapia con bacteriófagos no cuenta con autorización para su uso global, ya existen formulaciones comerciales de bacteriófagos para la industria alimentaria. Se describirá el arma principal de los bacteriófagos, la endolisina, enzima que “revienta” a las bacterias. Las endolisinas se consideran una alternativa más segura que los bacteriófagos, al carecer de material genético. Los bacteriófagos y las endolisinas tienen aplicaciones revolucionarias en la medicina, como vehículos de transporte de moléculas y generación de vacunas, de fantasmas bacterianos, o en la detección diagnóstica de bacterias patógenas.

>> Leer más

Biografía del autor/a

María Anel Fuentes Valencia, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

Actualmente está inscrita en el Programa Institucional de Doctorado en Ciencias Biológicas de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, institución en la cual también realizó sus estudios de Maestría en Ciencias Biológicas y de Licenciatura en Biología. Ha participado en distintos proyectos de investigación con vinculación al sector productivo acuícola del país y con instituciones nacionales e internacionales. Tiene experiencia de 8 años en el diagnóstico de enfermedades en los organismos acuáticos. Su principal área de interés en la investigación es el diagnóstico y desarrollo de estrategias alternativas para el tratamiento de enfermedades infecciosas en los organismos acuáticos.

Adriana Carolina Gil Correa, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

Recién egresada del Programa de Maestría Institucional en Ciencias Biológicas de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, institución en la que también realizó sus estudios de licenciatura en Químico-Farmacobiología. Ha participado en diferentes congresos de investigación científica. Cuenta con 8 años de experiencia en microbiología clínica. Su interés actual está en el estudio de los bacteriófagos, sus endolisinas y el desarrollo de estrategias biotecnológicas para el control de las enfermedades infecciosas bacterianas.

Carlos Antonio Martínez Palacios, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

Profesor investigador de tiempo completo en el Instituto de Investigaciones Agropecuarias y Forestales, responsable técnico del Laboratorio Nacional de Microbiómica y Nutrigenómica Digestiva Animal (lanmda.mx), CONACYT/UMSNH. Phylosophy Doctor por la Universidad de Stirling, Escocia, Reino Unido;Master in Science por la Universidad de Stirling en acuicultura y pesquerías, con especialidad en nutrición de organismos acuáticos; Maestro en Ciencias por la UNAM en Biología Marina y Limnología. Biólogo por la Facultad de Ciencias de la UNAM. Desarrolla Investigación sobre especies de peces nativas y exóticas en nutrigenómica, microbiómica y nutrición. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores, nivel III, cuenta con perfil PROMEP, líder del Cuerpo académico consolidado en Biotecnología Acuícola y Acuicultura UMSNH-CA-142.

Víctor Manuel Baizabal Aguirre, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

Profesor e Investigador de tiempo completo en el Centro Multidisciplinario de Estudios en Biotecnología de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Se graduó de Doctor en Ciencias en Biotecnología de Plantas en el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN (unidad Irapuato). Durante sus estudios de doctorado se dedicó a estudiar las vías de transducción de señales mediadas por proteína cinasas dependientes de calcio, desde una perspectiva bioquímica. Realizó una estancia posdoctoral como Pew Latin American Fellow in Biomedical Sciencesen el Department of Biology and Molecular Genetics de la Universidad de California, San Diego, La Jolla, USA, donde se dedicó al estudio de la regulación de los canales de K+ regulados por voltaje. Fue Profesor visitante durante un año en el Michael Smith Laboratory de la Universidad de British Columbia, Vancouver, Canadá, donde desarrolló un proyecto de investigación sobre las respuestas moleculares que se activan en células endoteliales durante la infección por bacterias patógenas. Sus proyectos de investigación se centran en el descubrimiento, diseño y optimización de compuestos orgánicos de bajo peso molecular que se unan con alta afinidad y modifiquen la actividad de proteínas/enzimas que intervienen en procesos inflamatorios. Para lograr lo anterior, su laboratorio desarrolla modelado molecular por computadora, combinado con técnicas bioquímicas. Actualmente es Investigador Nacional SIN nivel II y tiene nombramiento de perfil deseable PRODEP. Integrante del Cuerpo Académico Consolidado Microbiología Celular y Genética Molecular UMSNH-CA-188.

Juan José Valdez Alarcón, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

Profesor Investigador titular de tiempo completo en el Centro Multidisciplinario de Estudios en Biotecnología, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Doctorado en Biotecnología de Plantas por el Centro de Investigación y Estudios Avanzados, y Licenciado Químico Bacteriólogo y Parasitólogo por la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, ambos del Instituto Politécnico Nacional. Formó parte de la mesa directiva de la Asociación Mexicana de Microbiología (2017-2019) Los proyectos de investigación que desarrolla son en epidemiología molecular de enfermedades infecciosas, en el aislamiento y estudio de bacteriófagos y sus endolisinas para el control de enfermedades infecciosas y en el estudio de la regulación de la expresión genética de bacterias patógenas en el contexto de la endocrinología microbiana. Ha sido integrante del Sistema Nacional de Investigadores Nivel I (2003-2019) y actualmente cuenta con el nombramiento de Perfil deseable del PRODEP. Integrante del Cuerpo Académico Consolidado Microbiología Celular y Genética Molecular UMSNH-CA-188.

Citas

Anany, H., Chen, W., Pelton, R. y Griffiths, M. W. (2011). Biocontrol of Listeria monocytogenes and Escherichia coli O157: H7 in meat by using phages immobilized on modified cellulose membranes. Applied and environmental microbiology, 77(18), 6379-6387. https://doi.org/10.1128/AEM.05493-11.

Bai, J., Kim, Y. T., Ryu, S. y Lee, J. H. (2016). Biocontrol and rapid detection of food-borne pathogens using bacteriophages and endolysins. Frontiers in microbiology, 7, 474. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.00474.

Bárdy, P., Pantůček, R., Benešík, M. y Doškař, J. (2016). Genetically modified bacteriophages in applied microbiology. Journal of Applied Microbiology, 121(3), 618-33. https://doi.org/10.1111/jam.13207.

Barrera, R. C.I., Cajero, J.M., Oviedo, B. J., Nuñez A. R. E., Kawabe, K. L. y Alarcón, V. J. J. (2015). Advances in the use of endolysins: general remarks, structure, applications, genetic modifications and perspectives. En A. Mendez-Vilas (Ed), The Battle Against Microbial Pathogens: Basic Science, Technological Advances and Educational Programs (pp. 259-268). Formatex Research Center.

Centers for Disease Control and Prevention (cdc). (2020, 13 de marzo). Antibiotic / Antimicrobial Resistance (ar/amr). About Antibiotic Resistance. https://www.cdc.gov/drugresistance/about.html.

Chauthaiwale, V. M., Therwath, A. y Deshpande, V. V. (1992). Bacteriophage lambda as a cloning vector. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 56(4), 577-591.

Dedrick, R. M., Guerrero,B. C. A., Garlena, R. A., Russell, D. A., Ford, K., Harris, K., Gilmour K. C., Soothill J., Jacobs S. D., Schooley R. T., Hatfull, G. F. y Spencer, H. (2019). Engineered bacteriophages for treatment of a patient with a disseminated drug-resistant Mycobacterium abscessus. Nature medicine, 25(5), 730-733. https://doi.org/10.1038/s41591-019-0437-z.

Deng, L., Ibañez, L. I., Van den Bossche, V., Roose, K., Youssef, S. A., De Bruin, A., Fiers W. y Saelens, X. (2015). Protection against influenza A virus challenge with M2e-displaying filamentous Escherichia coli phages. PLoS One, 10(5), e0126650. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0126650.

Dion, M. B., Oechslin, F. y Moineau, S. (2020). Phage diversity, genomics and phylogeny. Nature Reviews Microbiology, 18, 125–138. https://doi.org/10.1038/s41579-019-0311-5.

Düring, K., Porsch, P., Fladung, M. y Lörz, H. (1993). Transgenic potato plants resistant to the phytopathogenic bacterium Erwinia carotovora. The Plant Journal, 3(4), 587-598. https://doi.org/10.1046/j.1365-313X.1993.03040587.x.

Gondil, V. S., Harjai, K. y Chhibber, S. (2020). Endolysins as emerging alternative therapeutic agents to counter drug-resistant infections. International journal of antimicrobial agents, 55(2), 105844. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2019.11.001.

Hajam, I. A., Dar, P. A., Won, G. y Lee, J. H. (2017). Bacterial ghosts as adjuvants: mechanisms and potential. Veterinary Research, 48, 37. https://doi.org/10.1186/s13567-017-0442-5.

Hawkins, C., Harper, D., Burch, D., Änggård, E. y Soothill, J. (2010). Topical treatment of Pseudomonas aeruginosa otitis of dogs with a bacteriophage mixture: a before/after clinical trial. Veterinary microbiology, 146(3-4), 309-313. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2010.05.014.

Hoyles, L., McCartney, A. L., Neve, H., Gibson, G. R., Sanderson, J. D., Heller, K. J. y Van Sinderen, D. (2014). Characterization of virus-like particles associated with the human faecal and caecal microbiota. Research in microbiology, 165(10), 803-812. https://doi.org/10.1016/j.resmic.2014.10.006.

Jackson, D. A., Symons, R. H. y Berg, P. (1972). Biochemical method for inserting new genetic information into dna of Simian Virus 40: circular SV40 dna molecules containing lambda phage genes and the galactose operon of Escherichia coli. Proceedings of the National Academy of Sciences, 69(10), 2904-2909. https://doi.org/10.1073/pnas.69.10.2904.

Jun, S. Y., Jung, G. M., Yoon, S. J., Oh, M. D., Choi, Y. J., Lee, W. J. y Kang, S. H. (2013). Antibacterial properties of a pre-formulated recombinant phage endolysin, sal-1. International journal of antimicrobial agents, 41(2), 156-161. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2012.10.011.

Jun, S. Y., Jung, G. M., Yoon, S. J., Youm, S. Y., Han, H. Y., Lee, J. H. y Kang, S. H. (2016). Pharmacokinetics of the phage endolysin-based candidate drug sal 200 in monkeys and its appropriate intravenous dosing period. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology, 43(10), 1013-1016. https://doi.org/10.1111/1440-1681.12613.

Kim, J. H., Choresca, C. H., Shin, S. P., Han, J. E., Jun, J. W. y Park, S. C. (2013). Biological Control of Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida Infection in Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss) Using Aeromonas Phage pas-1. Transboundary and emerging diseases, 62(1), 81-86. https://doi.org/10.1111/tbed.12088.

Kim, J. y Winfree, E. (2011). Synthetic in vitro transcriptional oscillators. Molecular systems biology, 7, 465. https://doi.org/10.1038/msb.2010.119.

Kim, S., Lee, D. W., Jin, J. S. y Kim, J. (2020). Antimicrobial activity of LysSS, a novel phage endolysin, against Acinetobacter baumannii and Pseudomonas aeruginosa. Journal of Global Antimicrobial Resistance, 22, 32-39. https://doi.org/10.1016/j.jgar.2020.01.005.

Love, M. J., Bhandari, D., Dobson, R. C. y Billington, C. (2018). Potential for bacteriophage endolysins to supplement or replace antibiotics in food production and clinical care. Antibiotics, 7(1), 17. https://doi.org/10.3390/antibiotics7010017

Mei, Y., Wang, Y., Chen, H., Sun, Z. S. y Ju, X. D. (2016). Recent progress in crispr/Cas9 technology. Journal of Genetics and Genomics, 43(2), 63-75. https://doi.org/10.1016/j.jgg.2016.01.001.

Melo, L. D., Oliveira, H., Pires, D. P., Dabrowska, K. y Azeredo, J. (2020). Phage therapy efficacy: a review of the last 10 years of preclinical studies. Critical Reviews in Microbiology, 46(1), 78-99. https://doi.org/10.1080/1040841X.2020.1729695.

Organización Mundial de la Salud (oms). (2020, septiembre). El enfoque multisectorial de la oms “Una salud”. https://www.who.int/features/qa/one-health/es/.

Richter, L., Janczuk R., M., Niedziółka J.J., Paczesny J., Hołyst, R. (2018). Recent advances in bacteriophage-based methods for bacteria detection. Drug Discovery Today, 23(2), 448-455. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2017.11.007.

Salmond, G. P. y Fineran, P. C. (2015). A century of the phage: past, present and future. Nature Reviews Microbiology, 13(12), 777-786. https://doi.org/10.1038/nrmicro3564.

Sergueev, K. V., He, Y., Borschel, R. H., Nikolich, M. P. y Filippov, A. A. (2010). Rapid and sensitive detection of Yersinia pestis using amplification of plague diagnostic bacteriophages monitored by real-time pcr. PLoS One, 5(6), e11337. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0011337.

Schooley, R. T., Biswas, B., Gill, J. J., Hernández M. A., Lancaster, J., Lessor, L. y Segall, A. M. (2017). Development and use of personalized bacteriophage-based therapeutic cocktails to treat a patient with a disseminated resistant Acinetobacter baumannii infection. Antimicrobial agents and chemotherapy, 61(10), e00954-17. https://doi.org/10.1128/AAC.00954-17.

Sulakvelidze, A. y Kutter, E. (2004). Bacteriophage Therapy in Humans. En E. Kutter y A. Sulakvelidze (Eds.), Bacteriophages: biology and applications. crc-Press. https://doi.org/10.1201/9780203491751.ch14.

Zermeño-Cervantes, L. A., Makarov, R., Lomelí-Ortega, C. O., Martínez-Díaz, S. F. y Cardona-Félix, C. S. (2018). Recombinant Lys vpms 1 as an endolysin with broad lytic activity against Vibrio parahaemolyticus strains associated to acute hepatopancreatic necrosis disease. Aquaculture Research, 49(4), 1723-1726. https://doi.org/10.1111/are.13577.

Zduńczyk, S. y Janowski, T. (2020). Bacteriophages and associated endolysins in therapy and prevention of mastitis and metritis in cows: Current knowledge. Animal Reproduction Science, 218, 106504. https://doi.org/10.1016/j.anireprosci.2020.106504.

Zhang, H., Bao, H., Billington, C., Hudson, J. A. y Wang, R. (2012). Isolation and lytic activity of the Listeria bacteriophage endolysin LysZ5 against Listeria monocytogenes in soya milk. Food microbiology, 31(1), 133-136. https://doi.org/10.1016/j.fm.2012.01.005.

Publicado

05-07-2021

Número

Vol. 22 Núm. 4 (2021): Preguntas, indeterminaciones y conjeturas

Sección

Varietas

Licencia

Creative Commons License

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.

Licencia Creative Commons
Revista Digital Universitaria es editada por la Universidad Nacional Autónoma de México se distribuye bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0 Internacional. Basada en una obra en http://revista.unam.mx/.

Artículos más leídos del mismo autor/a