“Hemos impedido que Staphylococcus aureus transfiera su resistencia a los antibióticos a otra bacteria”


La bacteria Staphylococcus aureus, responsable de más de la mitad de las muertes que se producen cada año por infecciones resistentes a los antibióticos en EE.UU, por ejemplo, es muy rápida adquiriendo genes de resistencia a los antibióticos, lo que la hace irremediablemente letal. Investigadores del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) y del Centro de Investigaciones Biológicas (CIB-CSIC) de Madrid han identificado el mecanismo que le permite adquirir y transmitir velozmente genes resistentes a los antibióticos, lo que supone un gran paso en la lucha contra su inquietante avance, en hospitales sobre todo.

MIQUEL COLL, investigador del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) y Profesor de Investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Es miembro de la Organización Europea de Biología Molecular (EMBO).


Adelantos –La bacteria Staphylococcus aureus es una amenaza imparable en hospitales del mundo entero. ¿Por qué?

Miquel CollHay cepas de S. aureus resistentes a muchos antibióticos, a casi todos, a la penicilina y sus derivados, como la amoxicilina que utilizamos habitualmente, pero también a otros antibióticos que se emplean en los hospitales como segunda y tercera barreras cuando los anteriores no consiguen frenarla.

Los genes de resistencia pueden ser transferidos de una bacteria a otra haciendo que las que no lo eran se conviertan rápidamente en resistentes”

 Esta bacteria está en nuestra piel, y normalmente no pasa nada, pero en una intervención quirúrgica y con pacientes debilitados puede provocar infecciones graves y difíciles de contener. 

“Los genes de resistencia también mutan, y salen seleccionados los que resisten a los nuevos fármacos”

–En pocas palabras, ¿cómo funciona el mecanismo que la hace rápidamente resistente a los antibióticos, viejos y nuevos?

–La resistencia es un fenómeno natural. Muchos antibióticos provienen originalmente de otros organismos, hongos o bacterias. Las bacterias tienen mecanismos para evitar ser eliminadas por esos otros organismos del medio, es una adaptación evolutiva para sobrevivir. 

“En los hospitales, el empleo intensivo de todo tipo de antibióticos selecciona cepas resistentes que sobreviven y son peligrosas”

El problema es que los genes de resistencia están normalmente en elementos genéticos móviles como plásmidos y transposones que pueden ser transferidos de una bacteria a otra, y así, la que no era resistente, se convierte rápidamente en resistente. Las que no se adaptan, son eliminadas. En los hospitales hay un uso intensivo de todo tipo de antibióticos y así se seleccionan las cepas resistentes, que son las que sobreviven y son peligrosas. Los genes de resistencia también mutan y se seleccionan los que resisten a los nuevos fármacos, que suelen ser pequeñas variaciones de los anteriores.

Staphylococcus aureus atrapa el ADN resistente y lo pasa a la bacteria receptora, que también se convierte en resistente”

–¿Qué sabemos ahora sobre este mecanismo que no sabíamos antes?

–Sabemos que Staphylococcus aureus tiene una proteína, un enzima llamado relaxasa, que es algo diferente de las otras relaxasas conocidas. Estos enzimas sirven para procesar el ADN que contiene los genes de resistencia y transferirlo a otra bacteria. En nuestro laboratorio, se descubrió hace 10 años la estructura general de estas relaxasas. Lo que sabemos ahora es que la de S. aureus es particular, tiene un centro activo y un aminoácido esencial para la catálisis, diferente; en este caso el aminoácido catalítico es una histidina. Con ella, corta y atrapa el ADN para pasarlo a la bacteria receptora que, a su vez, se convertirá en resistente. Seguramente esta relaxasa diferente está relacionada con la velocidad de la transferencia de estos genes peligrosos.

“Se han descrito bacterias resistentes a todos los antibióticos. El peligro de las super-bacterias resistentes a todo es real, especialmente en hospitales”

–Ustedes han conseguido impedir esa transferencia de genes. ¿Y ahora, qué?

–Sí, esa parte del estudio la han realizado nuestros colaboradores, el Dr. Manuel Espinosa del CSIC, en su laboratorio. Mutando, es decir, substituyendo artificialmente ese aminoácido catalítico por otro, la relaxasa no funciona y la bacteria ya no puede transferir su ADN a otra bacteria. El bloqueo de este encima se podría realizar también con una molécula pequeña que se uniera al centro activo, un candidato a medicamento. Pero hay que encontrarlo y desarrollarlo y, si funciona, realizar todos los ensayos clínicos. Llevará tiempo, esfuerzo de investigación y inversión, pero conocer la estructura molecular de esta posible diana farmacológica es un paso en esa dirección. También hay que evaluar bien cómo se podría utilizar un medicamento de ese tipo, porque no cura, no mata las bacterias. Lo que haría es impedir que aquellas que son resistentes diseminaran esa resistencia. Se tendría, pues, que suministrar a la vez que un antibiótico, y así prevenir nuevas infecciones difíciles de tratar.

“La carrera contra las bacterias no tiene fin: cuando nos alcanzan, hay que volver a acelerar el paso”

–¿Han tocado fondo los antibióticos? ¿De qué dependemos ahora?

–No han tocado fondo, la investigación sigue, se descubrirán nuevos antibióticos. Es cierto que el arsenal de que disponemos actualmente, descubiertos todos hace decenas de años, es insuficiente. Y se han descrito bacterias resistentes a todos ellos. Pero no es, ni mucho menos, una situación como antes de la segunda guerra mundial cuando no había antibióticos. En la mayoría de los casos funcionan, la amoxicilina con ácido clavulánico va a seguir recetándose y curando las infecciones bacterianas usuales, aunque el peligro de las llamadas super-bacterias, resistentes a todo, es real, especialmente en entornos hospitalarios, y requiere un esfuerzo urgente de investigación y desarrollo. Es esperanzador, sin embargo, que este mismo año se hayan publicado varios trabajos que describen nuevos y potentes antibióticos que aún no son objeto de resistencia. Digo “aún” porque acabarán apareciendo resistencias tarde o temprano. Es un carrera contra las bacterias que no parece tener fin, cuando nos alcanzan hay que volver a acelerar el paso. 

Imagen portada: Estructura tridimensional de la proteína relaxasa unida a un fragmento de ADN. La histina, esencial para cortar y transferir el ADN, se muestra en azul (arriba a la derecha) (Radoslaw Pluta, IRB Barcelona).


Artículo de referencia:

Radoslaw Pluta, D. Roeland Boer, Fabián Lorenzo-Díaz, Silvia Russi, Hansel Gómez, Cris Fernández-López, Rosa Pérez-Luque, Modesto Orozco, Manuel Espinosa and Miquel Coll

Structural basis of a novel histidine-DNA nicking/joining mechanism for gene transfer and promiscuous spread of antibiotic resistance

PNAS (2017): Doi: 10.1073/pnas.1702971114