El grupo de investigación en bioinformática y biología computacional de la Universidad Pablo de Olavide ha encontrado cómo se libra la batalla en nuestros cuerpos, y en los de muchos seres vivos, entre virus que infectan bacterias. Son los conocidos como bacteriófagos. Este hallazgo, publicado en la revista Cell Reports, es un paso más en uno de los grandes retos de la medicina del siglo XXI, la lucha contra las superbacterias, las que son resistentes a los antibióticos conocidos en la actualidad.
El estudio se centró en Acinetobacter baumannii, una bacteria responsable de infecciones hospitalarias graves y prioritaria para la Organización Mundial de la Salud debido a su resistencia a todos los antibióticos disponibles. Los investigadores documentaron cómo dos fagos, denominados PPTOP (apodado 'Terminator') y DgiS1, compiten utilizando a esta bacteria como campo de batalla. Este enfrentamiento viral no solo afecta a los virus implicados, sino que también parece fortalecer indirectamente a la bacteria contra otros ataques virales.
Utilizando herramientas de bioinformática y el supercomputador C3UPO de la Universidad Pablo de Olavide, el equipo analizó 9.000 genomas de bacterias disponibles en una base de datos pública. Según Antonio J. Pérez Pulido, investigador principal del estudio, el conflicto entre estos virus fue identificado al examinar los virus integrados en el genoma de A. baumannii.
Los resultados de la investigación revelan que el virus PPTOP utiliza un sistema CRISPR-Cas, conocido por ser un mecanismo de defensa antiviral altamente efectivo, para neutralizar al virus DgiS1. Por su parte, DgiS1 desarrolla mutaciones genómicas que le otorgan resistencia frente a los ataques de su competidor. Estas interacciones tienen lugar en una región específica del genoma bacteriano llamada “archipiélago de defensa”, que alberga genes antivirales movilizados por los propios virus.
El enfrentamiento entre los dos fagos tiene implicaciones significativas para el tratamiento de infecciones. En el contexto de la fagoterapia, una estrategia que aprovecha los bacteriófagos para combatir bacterias, este estudio ofrece información valiosa sobre las dinámicas entre virus y bacterias. El conocimiento generado podría ser esencial para diseñar nuevos enfoques terapéuticos contra infecciones resistentes.
Otro hallazgo relevante es que DgiS1 aparece en más de la mitad de los genomas analizados de A. baumannii. Además, las cepas bacterianas que contienen este virus son las que con mayor frecuencia se aíslan en infecciones hospitalarias, lo que sugiere que este fago contribuye al éxito evolutivo de la bacteria en estos entornos.
"Utilizando herramientas de bioinformática y empleando el supercomputador C3UPO de la Universidad Pablo de Olavide, consultamos una base de datos pública donde hay disponibles 9000 genomas de bacterias. Al analizar qué virus estaban integrados en el genoma de la bacteria Acinetobacter baumannii, descubrimos la batalla entre estos dos virus", explica el profesor de la UPO Antonio J. Pérez Pulido, investigador principal del estudio.
El equipo de UPOBioinfo subraya que esta investigación abre nuevas posibilidades para el desarrollo de estrategias antimicrobianas. En un momento en el que las infecciones causadas por superbacterias suponen una de las principales amenazas para la salud pública, los avances en fagoterapia podrían marcar una diferencia significativa en el control de estas patologías.
La investigación también destaca cómo los virus, a través de su lucha por integrarse en el genoma bacteriano, movilizan mecanismos que las bacterias pueden aprovechar para defenderse de otros ataques. Este fenómeno, observado en el “archipiélago de defensa”, podría ser una fuente de inspiración para futuras aplicaciones biomédicas.
El artículo publicado en Cell Reports no solo contribuye al conocimiento básico de las relaciones entre bacterias y virus, sino que también plantea preguntas sobre cómo estas interacciones pueden ser manipuladas para beneficio terapéutico. En particular, los sistemas CRISPR-Cas empleados por los virus podrían ser utilizados en biotecnología para diseñar herramientas más efectivas.
Finalmente, el equipo de investigación recalca la importancia de seguir explorando el mundo microbiano para encontrar soluciones innovadoras frente a los desafíos de la medicina moderna. En este caso, la observación de un conflicto entre dos virus podría ser el inicio de una nueva estrategia para combatir las infecciones hospitalarias causadas por bacterias multirresistentes.
El trabajo de los investigadores de la Universidad Pablo de Olavide resalta el potencial de la bioinformática y la biología computacional en el descubrimiento de procesos naturales que podrían ser aprovechados para resolver uno de los mayores retos de la medicina actual: las infecciones por superbacterias.