Científicos de Mayo Clinic descifran el código genético de especies bacterianas patógenas para mejorar resultados en pacientes

Ciudad de México, noviembre del 2023.- La colección única de secuencias genómicas creadas por científicos de Mayo Clinic sirve como base de datos de referencia para ayudar a los médicos a brindar diagnósticos certeros y rápidos, y a precisar tratamientos dirigidos para, posiblemente, mejorar los resultados que obtienen los pacientes.

Los investigadores están estudiando este vasto conjunto de datos con el fin de desarrollar nuevos tratamientos personalizados para combatir las enfermedades causadas por bacterias.

Las infecciones bacterianas se asociaron a más de 7 millones de muertes en todo el mundo en 2019. De ellas, casi 1,3 millones fueron resultado directo de bacterias resistentes a los medicamentos, según indicaron los Institutos Nacionales de la Salud de los EE. UU.

“Estamos desarrollando la base de datos de la secuenciación completa del genoma bacteriano porque nuestro laboratorio, a menudo, se encuentra con aislados bacterianos no identificables en la práctica clínica, y el desafío se vuelve mayor con el avance de la crisis de resistencia a los antibióticos”, asegura la Dra. Robin Patel, directora del Laboratorio de Investigación de Enfermedades Infecciosas de Mayo Clinic. “No conocer una secuencia bacteriana genera un dilema a la hora de intentar determinar lo que sucede con un paciente”.

La base de datos bacteriana, en parte, respaldada por el Centro de Medicina Personalizada de Mayo Clinic, contiene más de 1200 secuencias de ADN de especies bacterianas recuperadas de zonas infectadas, como pulmones, orina, articulaciones y sangre. La Dra. Patel sostiene que muchas de estas especies bacterianas no se habían secuenciado antes.

“No solo muchas no habían sido secuenciadas, sino que algunas ni siquiera tenían nombre”, añade la Dra. Patel. 

La Dra. Patel y su equipo, en asociación con los Centros de Excelencia en Genómica de Patógenos de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, son parte de un esfuerzo colaborativo para generar nuevas descripciones de especies bacterianas nuevas. El Departamento de Salud de Minnesota se ha unido con Mayo Clinic como colaborador clave en esta tarea y uno de los cinco departamentos de salud estatales del país que participan.

Los científicos han nombrado y descrito aproximadamente a 10, 000 especies bacterianas, pero es probable que eso solo represente a una fracción de la diversidad total de bacterias, ya que las bacterias se encuentran en todos los hábitats del planeta. Estos microbios minúsculos tienen aproximadamente un décimo del diámetro de un cabello humano, con una pared protectora gruesa que les permite sobrevivir en entornos hostiles, incluido el intestino y el torrente sanguíneo humanos. Muchas células bacterianas son beneficiosas para el cuerpo humano, pero algunas causan enfermedades. Todas las bacterias pueden dividirse y multiplicarse exponencialmente y, en ese proceso, se producen mutaciones. 

Mapa de los prototipos bacterianos

La secuenciación del ADN bacteriano genera un mapa detallado de la disposición de las cuatro letras que representan los cimientos de la información genética dentro del microbio: las Aes, las Ces, las Ges y las Tes. La Dra. Patel asegura que conocer la composición genómica de cada cepa bacteriana abre la puerta a un mundo de descubrimientos, como la posibilidad de comprender su estructura y funcionamiento y lo que provoca que surja una cepa resistente a los medicamentos.

“Los genomas bacterianos pueden ser difíciles de secuenciar y reconstruir porque las piezas del ADN pueden moverse y duplicarse”, explica la Dra. Patel. “Por eso, conectar todo es complicado, en especial cuando se trata de una especie nueva en la que no se sabe bien qué se está buscando y se está intentando descifrarlo”. 

Mejores diagnósticos

Aprovechando las avanzadas tecnologías de secuenciación, la Dra. Patel y su equipo también decodificaron y mapearon el ADN bacteriano directamente desde la muestra de un paciente. Esto posibilita la identificación precisa de la bacteria específica que infecta a un paciente y sirve como guía para los planes de tratamiento personalizados.

La Dra. Patel afirma que los métodos convencionales implican días de cultivo y crecimiento bacteriano en una placa de Petri y, luego, la identificación. Mientras, a los pacientes se les dan uno o más antibióticos con la esperanza de erradicar las bacterias nocivas, a pesar de que el equipo para la atención de la salud puede que no sepa exactamente cuáles son esas bacterias o siquiera si hay bacterias.

Carrera contra la resistencia a los antibióticos

La Dra. Patel afirma que frecuentemente su equipo se encuentra con especies bacterianas resistentes a los medicamentos, y no solo las más habituales, que incluyen a Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa. 

“Las bacterias tienen la capacidad de mutar por sí solas o de adquirir genes resistentes de otras bacterias”, explica la Dra. Patel. “Hay cientos de especies diferentes de bacterias que pueden infectar a los pacientes, y es importante tener los datos para brindar asistencia médica a todos nuestros pacientes, incluso si están infectados por bacterias poco habituales o tienen infecciones complicadas”.

La Dra. Patel añade que su equipo planea continuar con la secuenciación. “Tener los diagnósticos y los tratamientos para lidiar con un mundo de bacterias resistentes a los antibióticos cada vez más numerosas nos exigirá más secuenciación y conocimientos”, concluye.