Introducción de virus 'buenos': el bacteriófago


Aunque el papel de los virus "buenos" en la salud humana sigue siendo relativamente misterioso, poco a poco estamos desentrañando la importancia de nuestros visitantes virales. En esta característica especial, presentamos una sección descuidada del microbioma: el viroma.

El papel de las bacterias y nuestro microbioma en la salud y la enfermedad está a la vanguardia de la investigación médica.

Estamos muy lejos de responder las muchas preguntas planteadas por los hallazgos recientes, pero ahora está firmemente establecido que sin nuestra flota personal de microorganismos "amigables", nuestro microbioma, no prosperaríamos.

La ciencia médica, sin embargo, no se sienta en sus ancas; sus ojos siempre están fijos en el horizonte, esforzándose por describir la forma de las cosas ocultas a lo lejos.

Mientras luchamos por descubrir las interacciones casi insoportablemente complejas entre las bacterias y la salud, el próximo desafío ya está esperando en las alas: el papel del viroma.

¿Qué es el virome?

Cuando escuchamos la palabra "microbioma", inmediatamente pensamos en bacterias, pero técnicamente, el microbioma es la suma de todos los microorganismos en un entorno particular. Algunos científicos usan el término para referirse a la suma del material genético de estos microorganismos.

Entonces, aparte de las bacterias, el microbioma también incluye virus (el viroma) y hongos (el micobioma), entre otros visitantes. Hasta la fecha, los científicos han prestado relativamente poca atención al viroma o micobioma.

Los virus se han instalado en una variedad de nichos ecológicos en el cuerpo humano, especialmente en las superficies mucosas, como el interior de la nariz y la boca y el revestimiento del intestino.

En esta característica, nos concentraremos en el viroma intestinal porque alberga la mayor cantidad de ocupantes virales y ha sido investigado más.

Por supuesto, los virus son más famosos por causar enfermedades, como la viruela, la hepatitis, el VIH y la rabia. Debido a la urgencia asociada con la enfermedad viral, este aspecto ha ocupado la mayor parte del tiempo de los investigadores. Sin embargo, muchos virus no tienen el más mínimo interés en las células humanas.

Introduciendo el bacteriófago

Científicos considerar el viroma es "la parte más grande, más diversa y más dinámica del (microbioma)", y el mayoria de los virus en nuestros intestinos son bacteriófagos. Donde hay bacterias, hay bacteriófagos en abundancia.

Como otros investigadores explican: "Los fagos son las formas de vida más abundantes en la Tierra, y son prácticamente omnipresentes. (…) Algunas fuentes de agua dulce pueden contener hasta 10 mil millones por (mililitro)".

Los bacteriófagos infectan bacterias, se apoderan de su maquinaria celular y la usan para replicar su material genético.

Ahora está muy claro que las bacterias intestinales influyen en la salud y la enfermedad, por lo que no sorprende que los virus que infectan a las bacterias intestinales también puedan tener una influencia significativa.

Terapia de fagos

Desde la década de 1920 hasta la década de 1950, los científicos investigaron si los bacteriófagos podrían usarse para tratar infecciones bacterianas. Después de todo, estos virus son expertos en destruir patógenos humanos.

Científicos encontró que la terapia con fagos fue efectiva y, lo que es más importante, libre de efectos secundarios.

Cuando se descubrieron los antibióticos, la terapia con fagos se desvaneció en el fondo. Los antibióticos podrían fabricarse con relativa facilidad y mataron a un amplio espectro de especies bacterianas.

Sin embargo, con las capacidades de alta tecnología actuales y el temible telón de fondo de la resistencia a los antibióticos, el interés en la terapia de fagos puede disfrutar de un resurgimiento.

Un factor que hace atractiva la terapia de fagos es su especificidad. A menudo, los antibióticos eliminan un amplio espectro de especies bacterianas. Ahora que sabemos que las bacterias "buenas" viven en el intestino, sin embargo, está claro que esto no es lo ideal.

Los bacteriófagos, mientras tanto, solo objetivo Un estrecho rango de cepas dentro de la misma especie bacteriana.

Además, solo se replican si sus bacterias objetivo están en el área local. Tomados en conjunto, esto significa que solo atacan la bacteria deseada y continúan replicándose hasta que hayan eliminado la infección.

Amigos de por vida

Los bacteriófagos se unen al viaje humano en una etapa temprana. Uno estudiar examinó el meconio, la primera caca de un recién nacido, y no encontró evidencia de virus.

Sin embargo, solo 1 semana después del nacimiento, cada gramo de la caca de un bebé contenía alrededor de 100 millones de partículas de virus, la mayoría de las cuales eran bacteriófagos. Nuestro virome es verdaderamente un compañero de toda la vida.

Cada ser humano tiene una selección distinta de bacteriófagos, que se conoce colectivamente como fagoma. Las personas que tienen aproximadamente la misma dieta comparten más similitudes, pero en general, el fagoma de cada individuo varía salvajemente.

De la simbiosis a la disbiosis

Los bacteriófagos, como se mencionó, destruyen las bacterias. Sin embargo, en algunas situaciones, los bacteriófagos pueden beneficiar a las poblaciones de bacterias.

En el intestino, los bacteriófagos existen predominantemente como profágicos. En esta etapa, su código genético se incorpora al genoma de una bacteria, listo para producir bacteriófagos si se activa.

En este punto de su vida, un bacteriófago no es dañino para una bacteria: existen en simbiosis.

Debido a que las bacterias pueden intercambiar material genético entre sí, el código genético de los profagos también puede ser transferido entre bacterias individuales

Ellos pueden intercambiar "genes asociados con resistencia a los antibióticos, virulencia o vías metabólicas entre diferentes especies bacterianas". Esto podría beneficiar a algunas especies bacterianas, permitiéndoles potencialmente ampliar su nicho. Sin embargo, el crecimiento podría ser a expensas de otras colonias de bacterias en el intestino.

"Los profagios son simbióticos con sus bacterias huésped, y estas bacterias son simbióticas con nuestro cuerpo. Por lo tanto, los fagos pueden proporcionar un beneficio indirecto a un organismo multicelular como (a) humano más allá de lo que experimentan inmediatamente sus células bacterianas huésped ".

Una vez que los prophages se activan, por ejemplo, en momentos de estrés o si la bacteria huésped está en peligro, pueden causar un cambio generalizado en la comunidad microbiana intestinal.

El cambio del profagio inofensivo al llamado fago lítico puede aniquilar a las comunidades de bacterias, potencialmente proporcionando a las bacterias "malas" un poco de espacio para respirar y permitiendo que llenen el vacío.

Se llama barajar la comunidad y puede conducir a disbiosis, un desequilibrio microbiano.

De la disbiosis al diagnóstico

La disbiosis se asocia con una variedad de afecciones, que incluyen enfermedad inflamatoria intestinal, síndrome de fatiga crónica, obesidad, Clostridium difficile (C. diff) infección y colitis. Sin embargo, los investigadores aún no están seguros del papel de los bacteriófagos en estas condiciones.

En estos casos, la disbiosis puede ocurrir a través de otros mecanismos. Alternativamente, podría ser un síntoma de las condiciones, más que la causa.

Los investigadores han observado cambios en las bacterias intestinales en una variedad sorprendentemente variada de enfermedades, que incluyen diabetes tipo 2, esquizofrenia, depresiónansiedad enfermedad de Parkinson, y muchos más.

Debido a que los bacteriófagos superan en número a las bacterias en nuestros intestinos y dependen de ellas para replicarse, deben verse afectadas o involucradas en cualquier fluctuación.

Es posible que los bacteriófagos no estén generando cambios en el intestino; cambios que, debe agregarse, pueden no estar causando la enfermedad. En cambio, las poblaciones de bacteriófagos podrían verse alteradas, pasivamente, por los cambios en las bacterias intestinales.

Si el flujo y reflujo de las comunidades de bacteriófagos es importante para la salud y la enfermedad será difícil de investigar. Pero incluso si no es fundamental en la patología de una enfermedad, detectar estas fluctuaciones podría tener otros beneficios.

Como ejemplo, existe la posibilidad de utilizar el viroma como marcador de diagnóstico. Por ejemplo, los científicos tienen identificado alteraciones específicas de la enfermedad en el viroma intestinal en personas con enfermedad inflamatoria intestinal, que es una condición notoriamente difícil de diagnosticar.

El problema con los virus

Estudiar bacterias está lejos de ser fácil; después de todo, son increíblemente pequeños. Las bacterias son generalmente de 0.4 a 10 micrómetros de ancho. Para proporcionar algo de contexto: 10 micrómetros es solo una centésima de milímetro o cuatro diezmilésimas de pulgada.

Sin embargo, los virus son aún más pequeños, con solo 0.02–0.4 micrómetros de ancho.

Además de las dificultades inherentes a trabajar en una escala tan pequeña, los virus plantean otros desafíos.

Si los científicos quieren comprender qué especies bacterianas están presentes en una población determinada, extraen información genética.

A partir de esto, aíslan extensiones específicas de código y las relacionan con las bases de datos existentes; más comúnmente, usan el gen 16S rRNA. Este gen particular se puede encontrar en casi todos especies bacterianas, y durante el tiempo evolutivo, se ha mantenido relativamente sin cambios.

Sin embargo, algunas regiones de ARN 16S se consideran hipervariables. Las diferencias entre estas regiones permiten a los investigadores identificar especies.

Los virus, por otro lado, no comparten genes equivalentes entre las especies. Esto, hasta hace relativamente poco tiempo, hacía que estudiar el viroma fuera casi imposible, pero avanza en secuenciación de próxima generación están derribando lentamente las barreras.

En esta etapa, el papel de los virus en la salud humana no es tan claro como su papel en la enfermedad.

Dicho esto, también parece muy probable que los virus desempeñen un papel importante en el mantenimiento de un cuerpo sano. Solo con los avances en las técnicas de investigación se entenderá su impacto total.

Dadas las preocupaciones inmediatas de la resistencia a los antibióticos, quizás un renovado interés en el bacteriófago verá más tiempo dedicado a este misterioso elemento de la ciencia médica.

Aún así, comprender la interacción entre los componentes de nuestro microbioma será una información difícil de obtener; como uno papel explica:

"La composición del microbioma intestinal no es la misma durante las diversas etapas de la vida, ni siquiera durante las horas del mismo día ".

Esto seguramente será una larga batalla.

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