La transformación natural bacteriana acoplada a la secuenciación masiva de genomas completos como nueva herramienta para la identificación de dianas antimicrobianas

Dra. Junkal Garmendia
CIBER | miércoles, 11 de mayo de 2016

Un estudio dirigido por la Dra. Junkal Garmendia, coordinadora de la Línea de Investigación “Interacciones huésped-patógeno” del CIBERES e investigadora del CSIC, ha desarrollado una metodología pionera para el análisis de las bases genéticas de la variación fenotípica natural en bacterias patógenas, destinada a la identificación de dianas terapeúticas para el desarrollo de nuevos antimicrobianos.

Esta metodología, denominada “transformed recombinant enrichment profiling” (TREP), utiliza la transformación natural bacteriana (i.e. la capacidad de numerosos patógenos bacterianos para captar activamente ADN del medio extracelular e incorporarlo en sus genomas mediante recombinación homóloga), para generar pools complejos de recombinantes que son sometidos a selección fenotípica para su enriquecimiento en clones recombinantes específicos que adquieren el fenotipo seleccionado, secuenciación masiva, e identificación de la variación genética seleccionada. El potencial de TREP radica en su enorme capacidad para la rápida identificación de factores de virulencia bacterianos, que pueden ser posteriormente explotados como dianas antimicrobianas.

Este trabajo ha desarrollado y aplicado TREP al estudio de la arquitectura genética de la invasión intracelular por el patógeno respiratorio Haemophilus influenzae, colonizador de las vías aéreas de pacientes respiratorios crónicos asociado a la exacerbación periódica del paciente EPOC. La invasión del epitelio respiratorio por H. influenzae facilita la evasión del sistema inmune y de la intervención terapeútica durante la infección crónica y, por tanto, la persistencia del patógeno. Mediante TREP, se ha identificado el locus hmw1 como un elemento clave en la invasión epitelial por H. influenzae, y se ha determinado la existencia de alelos de hmw1 que facilitan la adhesión epitelial y la auto-agregación bacteriana, dos eventos que promueven la entrada del patógeno en el epitelio respiratorio en grupos o micro-colonias. En conjunto, el estudio identifica HMW1 como diana bacteriana cuyo bloqueo puede interferir la invasión epitelial por H. influenzae, lo que a su vez previsiblemente aumentará la eficacia antibiótica frente a la infección respiratoria por este patógeno.

El concepto TREP, desarrollado para la identificación de las bases genéticas de la variación fenotípica, es aplicable a un amplio abanico de fenotipos seleccionables en especies bacterianas competentes naturales, incluyendo, entre otras, los patógenos respiratorios H. influenzae, Streptococcus pneumoniae y Moraxella catarrhalis. El estudio, publicado en la revista PLoS Pathogensy en el que han colaborado investigadores internacionales de las Universidades de Drexel, Pennnsylvania y British Columbia, ha permitido identificar elementos bacterianos implicados en la evasión inmune por H. influenzae, y abre nuevas vías para el desarrollo de terapias antibacterianas aplicables al tratamiento de la infección respiratoria persistente.

Mell JC, Viadas C, Moleres J, Sinha S, Fernández-Calvet A, Porsch EA, St Geme JW 3rd, Nislow C, Redfield RJ, Garmendia J. Transformed recombinant enrichment profiling rapidly identifies HMW1 as an intracellular invasion locus in Haemophilus influenzae. PLoS Pathog. 2016 Apr 28;12(4):e1005576. doi: 10.1371/journal.ppat.1005576. eCollection 2016.