Una investigación del CSIC arroja luz sobre las resistencias bacterianas

El equipo liderado por Álvaro San Millán, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha llevado a cabo un análisis sistemático y de alta resolución del plásmido pOXA-48, un elemento genético de especial relevancia clínica por su papel en la resistencia de bacterias comunes como Escherichia coli y Klebsiella pneumoniae. El estudio, publicado en la revista Nature Communications, ofrece un detallado mapa funcional del plásmido, un avance que podría abrir nuevas vías en el diseño de estrategias para combatir la creciente amenaza de las resistencias antimicrobianas.

Cómo frenar las resistencias antimicrobianas

Los plásmidos juegan un papel clave en la propagación de la resistencia a los antibióticos. Estos elementos genéticos pueden transferirse fácilmente entre bacterias y portar genes que las hacen resistentes a fármacos específicos. Sin embargo, su presencia también impone una carga metabólica y un coste fisiológico para la bacteria que los alberga. "Las bacterias necesitan encontrar el equilibrio entre la ventaja y la desventaja de mantener el plásmido en su interior si no está expuesta al antibiótico que amenaza su supervivencia”, explica Álvaro San Millán, investigador del CSIC en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) y líder del estudio. Comprender qué regiones de estos plásmidos suponen un mayor coste para la bacteria podría ser clave para frenar la propagación de las resistencias antimicrobianas.

Con ese objetivo, el equipo de San Millán ha centrado su investigación en el plásmido pOXA-48, de gran interés clínico por estar presente en patógenos intestinales comunes como Escherichia coli y Klebsiella pneumoniae. "“pOXA-48 porta el gen de la carbapenemasa OXA-48, la enzima responsable de conferir resistencia a antibióticos de la familia de los betalactámicos, como penicilina y cefalosporina, que son muy utilizados también cuando se sospecha de resistencia frente a otros antibióticos", agrega San Millán. El equipo investigador ha utilizado una innovadora herramienta basada en la tecnología CRISPR para estudiar el impacto de los genes que componen el plásmido pOXA-48, responsable de la resistencia a antibióticos en bacterias como Escherichia coli o Klebsiella pneumoniae.

Alicia Calvo-Villamañán, investigadora en el CNB-CSIC, detalla cómo funciona la metodología aplicada en el estudio: “una técnica muy potente basada en las ya famosas herramientas CRISPR: el cribado por interferencia CRISPR o CRISPRi. Esta técnica permite suprimir de forma específica e individualizada la actividad de cada uno de los genes del plásmido. Así estudiamos el efecto de cada gen en la supervivencia de la bacteria. Este enfoque sistemático y de alta resolución nos ofrece un ‘mapa funcional’ del plásmido en el que conocemos la acción neutra, positiva o negativa de cada gen”. Los resultados del estudio revelan que no todos los genes del plásmido tienen el mismo efecto sobre la bacteria. Mientras algunos interfieren con su fisiología y suponen un coste elevado, otros contribuyen a compensar ese desgaste, ayudando a mantener el equilibrio entre resistencia y viabilidad celular.

Jorge Sastre-Domínguez, también investigador del CNB-CSIC, subraya la relevancia de estos hallazgos: “al detectar los genes más costosos para la bacteria, podemos diseñar nuevas estrategias de lucha contra las resistencias microbianas. Podemos investigar fármacos y otros tratamientos que potencien esos costes, y que por lo tanto hiciesen que portar el plásmido sea una desventaja. Esto favorecería que las bacterias perdiesen los plásmidos y recuperasen la sensibilidad a los antibióticos.”

Cómo equilibrar las veentajas y desventajas

Uno de los hallazgos más sorprendentes del estudio es que el gen que más contribuye al coste de mantener el plásmido pOXA-48 es, precisamente, el que le da a la bacteria su capacidad de resistir a los antibióticos. Este descubrimiento revela la naturaleza ambivalente del plásmido: si bien su presencia resulta vital en entornos con antibióticos, ya que confiere resistencia a los carbapenémicos, también representa un arma de doble filo. En ausencia de estos fármacos, portar el plásmido se convierte en un lastre para la bacteria.

Calvo-Villamañán lo resume así: “dado que la enorme mayoría del tiempo las bacterias de nuestros intestinos no están en contacto con los antibióticos, esto significa que la mayor parte del tiempo portar el plásmido pOXA-48 es una carga y la presión evolutiva favorecería la pérdida del plásmido tal como lo conocemos dentro de nuestro intestino".