Bacteriófagos y biopelículas

Las biopelículas son una adaptación extremadamente común que permite a las bacterias colonizar entornos hostiles. Plantean problemas únicos para los antibióticos y biocidas, debidos tanto a la naturaleza de la matriz extracelular como a la presencia de células persistentes metabólicamente inactivas dentro de la biopelícula. Tales productos químicos pueden ser muy eficaces contra las células bacterianas planctónicas, mientras que resultan esencialmente ineficaces contra las biopelículas. Por el contrario, los bacteriófagos parecen tener una mayor capacidad para combatir esta forma común de crecimiento bacteriano. El elevado número de bacterias en las biopelículas facilita la acción de los bacteriófagos al permitir una infección rápida y eficiente del huésped y la posterior amplificación del bacteriófago. Los bacteriófagos también poseen una serie de propiedades que hacen que las biopelículas sean susceptibles a su acción. Se sabe que producen (o pueden inducir) enzimas que degradan la matriz extracelular. También son capaces de infectar células persistentes que permanecen latentes en ellas, pero que se reactivan cuando recuperan su actividad metabólica. Algunas biopelículas cultivadas también parecen estar mejor capacitadas para soportar la replicación de bacteriófagos que los sistemas planctónicos comparables. No es de extrañar, por tanto, que los bacteriófagos, como depredadores naturales de las bacterias, posean la capacidad de combatir esta forma extendida de vida bacteriana.

En estudios tempranos que demostraron el potencial de los bacteriófagos para el control de biopelículas, Hanlon et al. [24] descubrieron que los bacteriófagos de Pseudomonas aeruginosa destruían las bacterias en una biopelícula madura (de 20 días de antigüedad) y (quizás sorprendentemente dado su tamaño) podían incluso difundirse a través del gel de alginato más grueso (12%) estudiado, aunque la difusión era más lenta que a través de geles de alginato más finos. Hanlon también observó que los bacteriófagos estudiados podían degradar directamente el polímero de alginato, aparentemente mediante una actividad enzimática transportada por el bacteriófago, aunque esta no fue identificada. Independientemente de la actividad, se diferenciaba claramente de las proteínas de las espículas de la cola, que están muy limitadas.

Sillankorva et al. utilizaron bacteriófagos tanto de Pseudomonas fluorescens como de Staphylococcus lentus y demostraron la reducción efectiva de especies individuales y biopelículas mixtas con estos agentes. Ambos bacteriófagos estaban completamente secuenciados y se pudo demostrar que ninguno de los dos codificaba una polisacárido depolimerasa (aunque el bacteriófago de Pseudomonas fluorescens codificaba una endopeptidasa). De manera similar, Doolittle et al. [25] demostraron que el bacteriófago T4 de Escherichia coli se propaga eficientemente a través de una biopelícula, a pesar de no codificar ninguna otra polisacárido depolimerasa, excepto una proteína de espícula de la cola muy limitada que solo se desprende de la cola del bacteriófago durante la penetración de la célula huésped. Sin embargo, Doolittle et al. [25] también trabajaron con el bacteriófago E79 de Pseudomonas aeruginosa y demostraron que este era menos efectivo en la penetración de biopelículas que el T4.

Aunque está claro que los bacteriófagos naturales pueden penetrar las biopelículas incluso si no producen polisacárido depolimerasas (o si estas tienen una función muy limitada), no todos los estudios han mostrado una infección eficiente dentro de las biopelículas, y algunos investigadores siguen creyendo que las enzimas degradadoras de EPS son necesarias para las aplicaciones en biopelículas.

Tait et al. informaron de que una mezcla de tres bacteriófagos podría eliminar completamente una biopelícula de una sola especie, pero que esto era menos eficaz cuando estaban presentes otras especies bacterianas insensibles. Kay et al. [27] también demostraron que las biopelículas mixtas pueden reducir la eficacia de los bacteriófagos. A pesar de ello, Sillankorva et al. [1] demostraron que la eficiencia en biopelículas modelo puede ser alta, incluso cuando un bacteriófago se dirige a una sola especie bacteriana, y explicaron que “los fagos pueden adoptarse como método para matar una bacteria específica, incluso si su huésped vive en un consorcio mixto”. Sillankorva et al. [1] también demostraron que las biopelículas maduras (de siete días de antigüedad) pueden combatirse eficazmente con la ayuda de bacteriófagos.

Por lo tanto, está claro que los bacteriófagos naturales pueden expresar, y a menudo expresan, enzimas capaces de alterar las biopelículas, pero que estas no parecen ser esenciales para la infectividad en esta situación. El potencial de inducción de tales enzimas a partir del genoma del huésped es, por supuesto, mucho más difícil de identificar.

Los bacteriófagos poseen propiedades únicas y son muy prometedores para el control de biopelículas. Sin embargo, tales aplicaciones aún se están desarrollando y las aplicaciones a gran escala todavía están en fase de evolución. Por lo tanto, la identificación de los enfoques más efectivos debe ser actualmente de naturaleza especulativa. Con el tiempo y con la publicación de más resultados, cristalizarán naturalmente las mejores prácticas para tales aplicaciones.

Traducción de la fuente:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4790368/
Bacteriophages and Biofilms
David R. Harper, Helena M. R. T. Parracho, James Walker, Richard Sharp, Gavin Hughes, Maria Werthén, Susan Lehman y Sandra Morales1