Una cepa mortal de la bacteria del cólera que surgió en Indonesia en 1961 continúa propagándose ampliamente hasta el día de hoy, cobrándose miles de vidas en todo el mundo cada año, enfermando a millones y, con su persistencia, desconcertando a los científicos.
Finalmente, en un estudio publicado en Nature , investigadores de la Universidad de Texas en Austin han descubierto cómo esta peligrosa cepa ha resistido durante décadas.
Un misterio de larga data sobre la cepa de Vibrio cholerae (V. cholerae) responsable de la séptima pandemia mundial de cólera es cómo este linaje ha logrado superar a otras variantes patógenas. El equipo de UT identificó una peculiaridad única del sistema inmunológico que protege a las bacterias de un factor clave de la evolución bacteriana.
"Este componente del sistema inmunológico es exclusivo de esta cepa y probablemente le ha otorgado una ventaja extraordinaria sobre otros linajes de V. Cholerae", dijo Jack Bravo, investigador postdoctoral de UT en biociencias moleculares y autor correspondiente del artículo. "También le ha permitido defenderse de elementos genéticos móviles parásitos, lo que probablemente ha desempeñado un papel clave en la ecología y evolución de esta cepa y, en última instancia, ha contribuido a la longevidad de este linaje pandémico".
El cólera y otras bacterias, como todos los seres vivos, evolucionan a través de una serie de mutaciones y adaptaciones a lo largo del tiempo, lo que permite nuevos desarrollos en un entorno cambiante, como la resistencia a los antibióticos. Algunos de los impulsores de la evolución de los microbios son estructuras de ADN aún más pequeñas llamadas plásmidos que infectan, existen y se replican dentro de una bacteria de maneras que pueden cambiar el ADN bacteriano. Los plásmidos también pueden consumir energía y provocar mutaciones que son menos ventajosas para las bacterias.
A través de una combinación de análisis de laboratorio e imágenes de microscopio crioelectrónico, el equipo de investigación identificó un sistema de defensa único de dos partes que tienen estas bacterias y que esencialmente destruye los plásmidos, protegiendo y preservando así la cepa bacteriana.
La Organización Mundial de la Salud estima que el cólera infecta entre 1,3 y 4 millones de personas al año y que entre 21.000 y 143.000 mueren anualmente. La bacteria generalmente se transmite a través de agua y alimentos contaminados o por contacto con los fluidos de una persona infectada. Los casos graves se caracterizan por diarrea, vómitos y calambres musculares que pueden provocar deshidratación, a veces mortal. Los brotes ocurren principalmente en áreas con infraestructura deficiente de saneamiento y agua potable.
Aunque actualmente existe una vacuna para combatir el cólera, la protección contra síntomas graves disminuye después de sólo tres meses. Dado que se necesitan nuevas intervenciones, los investigadores dicen que su estudio ofrece una nueva vía potencial para que los fabricantes de medicamentos exploren.
"Este sistema de defensa único podría ser un objetivo para el tratamiento o la prevención", dijo David Taylor, profesor asociado de biociencias moleculares en la UT y autor del artículo. "Si podemos eliminar esta defensa, podría dejarla vulnerable, o si podemos hacer que su propio sistema inmunológico vuelva a atacar a la bacteria, sería una forma eficaz de destruirla".
El sistema de defensa descrito en el documento consta de dos partes que funcionan juntas. Una proteína ataca el ADN de los plásmidos con notable precisión y una enzima complementaria tritura el ADN del plásmido, desenrollando la hélice del ADN que se mueve en direcciones opuestas.
Los investigadores observaron que este sistema también es similar a algunos de los complejos CRISPR-Cascade, que también se basan en sistemas inmunológicos bacterianos. El descubrimiento de CRISPR finalmente revolucionó las tecnologías de edición de genes que han generado avances biomédicos masivos.
Delisa A. Ramos, Rodrigo Fregoso Ocampo y Caiden Ingram de UT también fueron autores del artículo.
Más información: Jack P. K. Bravo et al, Orientación y destrucción de plásmidos por el sistema de defensa bacteriana DdmDE, Naturaleza (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07515-9
Información de la revista: Naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Texas en Austin
