Un equipo liderado por el Centro de Regulación Genómica y la empresa Pulmobiotics ha diseñado la primera ‘píldora viva’ para tratar infecciones pulmonares. El tratamiento consiste en una bacteria modificada dirigida contra Pseudomonas aeruginosa, un microorganismo resistente a muchos antibióticos y fuente habitual de infecciones hospitalarias.
El tratamiento diseñado por el Centro de Regulación Genómica (CRG) y la empresa española Pulmobiotics consiste en utilizar una versión modificada de la bacteria Mycoplasma pneumoniae, eliminando su capacidad patógena y adaptarla para que, en su lugar, ataque a la Pseudomonas aeruginosa. La bacteria modificada se usa en combinación con dosis bajas de antibióticos que no serían eficaces por sí solas. Los hallazgos se han publicado en la revista Nature Biotechnology.
El equipo científico observó que el uso del tratamiento en ratones redujo significativamente las infecciones pulmonares. La ‘píldora viva’ duplicó la tasa de supervivencia del ratón en comparación con la opción de no usar ningún tratamiento. La administración de una única dosis alta del tratamiento no mostró signos de toxicidad en los pulmones. Una vez que el tratamiento hubo terminado su curso, el sistema inmune innato eliminó las bacterias modificadas en un período de cuatro días.
Las infecciones causadas por P. aeruginosa son difíciles de tratar porque la bacteria vive en comunidades que forman biopelículas. Las biopelículas pueden adherirse a varias superficies del cuerpo, formando estructuras impenetrables que escapan al alcance de los antibióticos.
Estas biopelículas crecen en la superficie de los tubos endotraqueales utilizados por pacientes en estado crítico quienes, por lo tanto, requieren ventiladores mecánicos para respirar. Esto causa neumonía asociada al ventilador (NAV), una afección que afecta hasta uno de cada cuatro pacientes que requieren intubación. La incidencia supera el 50 % en el caso de los pacientes intubados por covid-19 grave. La NAV puede prolongar la estancia en la unidad de cuidados intensivos hasta un periodo de trece días, y tiene una tasa de mortalidad que alcanza a uno de cada ocho pacientes.
La versión de M. pneumoniae fue diseñada para disolver biopelículas. El equipo modificó la bacteria para proporcionarle la capacidad de producir varias moléculas, incluidas las piocinas, toxinas producidas naturalmente por las bacterias para matar o inhibir el crecimiento de varias cepas de Pseudomonas aeruginosa.
Para probar su eficacia, recogieron biopelículas de P. aeruginosa de los tubos endotraqueales de pacientes en unidades de cuidados intensivos. Mostraron que el tratamiento atraviesa la barrera y disuelve con éxito las biopelículas.
”Hemos desarrollado un ariete que asedia a las bacterias resistentes a los antibióticos. El tratamiento abre orificios en las paredes celulares y crea unos puntos de entrada fundamentales para que los antibióticos las invadan y eliminen la infección en su origen. Creemos que es una nueva estrategia prometedora para abordar la principal causa de mortalidad hospitalaria”, dice María Lluch, directora científica de la empresa Pulmobiotics, coautora principal del estudio e investigadora de la Universidad Internacional de Cataluña.
Con el objetivo de utilizar la ‘píldora viva’ para tratar la NAV, se llevarán a cabo más pruebas antes de llegar a la fase de ensayo clínico. Se prevé administrar el tratamiento con un nebulizador, un dispositivo que transforma el medicamento líquido en una niebla que se inhala a través de una boquilla o de una máscara.
M. pneumoniae es una de las especies de bacterias más pequeñas conocidas. Luis Serrano, director del CRG, tuvo la idea de modificar la bacteria y usarla como una "píldora viva" hace dos décadas.
Serrano es especialista en biología sintética, un campo que implica la ingeniería de organismos para que tengan habilidades nuevas y útiles. Con solo 684 genes y sin pared celular, la relativa simplicidad de M. pneumoniae la hace ideal para la ingeniería biológica para aplicaciones específicas.
Una de las ventajas de usar M. pneumoniae para tratar enfermedades respiratorias es que está adaptada naturalmente al tejido pulmonar. Después de administrar la bacteria modificada, viaja directamente al origen de una infección respiratoria, donde se establece como una fábrica temporal y produce una variedad de moléculas terapéuticas.
El estudio ha contado con el apoyo de la Fundación "la Caixa" a través de la convocatoria CaixaResearch Health. Ha sido liderado por el CRG y Pulmobiotics, en colaboración con el Institut d'Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS), el Hospital Clínic de Barcelona y el Instituto de Agrobiotecnología (IdAB), un instituto de investigación del CSIC y el gobierno de Navarra.
Referencia:
Maria Lluch-Senar et al. “Engineered live bacteria suppress Pseudomonas aeruginosa infection in mouse lung and dissolve endotracheal-tube biofilms” Nature Biotechnology (enero, 2023).
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