Biomarkers and therapeutic targets based on bacterial “quorum sensing” system
- Autores: Bárbara Rodriguez Urretavizcaya
- Directores de la Tesis: Maria del Pilar Marco Colas (dir. tes.), M. Luisa Vilaplana Holgado (codir. tes.), Laura Baldoma (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2022
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Pablo Horcajada Gallego (presid.), Alicia Lacoma (secret.), Antonio Oliver Palomo (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biotecnología por la Universidad de Barcelona
- Materias:
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- Resumen
Las enfermedades infecciosas siguen siendo una de las principales causas de muerte en todo el mundo debido principalmente al uso excesivo y la falta de desarrollo de nuevos antibióticos. Este hecho ha incrementado la aparición de cepas bacterianas resistentes a múltiples fármacos (multiresistentes), lo que ha dado lugar a un número creciente de infecciones difíciles de tratar con fármacos convencionales. En este contexto, la bacteria gram negativa Pseudomonas aeruginosa presenta gran interés al tratarse de un patógeno multiresitente causante de un elevado número de infecciones, especialmente infecciones nosocomiales. Además, es una de las bacterias más predominantes en pacientes con fibrosis quística. Por lo general, las infecciones por P. aeruginosa pueden clasificarse en agudas y crónicas, pero esta clasificación no siempre es obvia. Las infecciones agudas son frecuentes durante las primeras etapas de la infección y se asocian con un estilo de vida planctónico y con altos niveles de producción de factores de virulencia (FV). Por el contrario, las infecciones crónicas se caracterizan por una menor producción de FV y por la formación de biopelículas y células persitentes que confieren una alta resistencia a los antibióticos. El desarrollo de la infección y la transición entre infecciones agudas y crónicas están regulados por un sistema de comunicación bacteriano llamado sistema Quorum Sensing (QS), el cual controla la expresión genética en respuesta a la presencia de pequeñas moléculas señalizadoras llamadas autoinductores. Por ello, el sistema QS suscita gran interés en el desarrollo de herramientas tanto de diagnostico como de terapia.
A pesar de tratarse de una técnica larga que retrasa la administración del tratamiento con las consecuencias que esto conlleva, el cultivo en placa sigue siendo la técnica por excelencia utilizada para la detección de P. aeruginosa. Por esta razón, existe una clara necesidad de obtener técnicas de diagnóstico rápidas y sensibles. En este contexto, se ha desarrollado un ensayo inmunoquímico de alta sensibilidad, especificidad y rapidez para detectar uno de los principales FV de P. aeruginosa, la piocianina (PYO), en menos de 2 h utilizando un anticuerpo monoclonal (mAb). El bajo límite de detección del ensayo ha permitido la detección de PYO en aislados bacterianos de pacientes infectados con P. aeruginosa y su validación como potencial biomarcador de este tipo de infecciones. A la luz de los resultados obtenidos, se llevaron a cabo experimentos analizando directamente muestras clínicas como esputos e hisopos de pacientes infectados con este patógeno. Además, basándonos en el sistema QS y en el uso de mAbs específicos contra moléculas clave de este sistema, se ha estudiado un nuevo enfoque terapéutico para tratar las infecciones causadas por P. aeruginosa. Así pues, la capacidad protectora del mAbPYO se evaluó utilizando un sistema in vitro basado en cultivo celular. Primero, se estudio el efecto citotóxico de la PYO en macrófagos murinos estudiando diferentes características de viabilidad debido a la gran cantidad de efectos tóxicos que ejerce este FV en las células huésped. Posteriormente, se ha analizado el efecto protector del mAbPYO sobre la misma línea celular obteniendo elevados porcentajes de viabilidad (50 - 80 %). Además de estudiar una molécula efectora, también se ha abordado el bloqueo de una molécula de señalización como la Pseudomonas Quinolone Signal (PQS) utilizando el mismo sistema in vitro. En este caso, los niveles de protección obtenidos han sido aún mejores alcanzando niveles de viabilidad del 80 - 100 %. Por lo tanto, los resultados obtenidos han demostrado el potencial de estos mAbs como agentes terapéuticos.
