Científicos de Cambridge mapean la evolución de las bacterias epidémicas

Pseudomonas aeruginosa causa más de 500.000 muertes anualmente en todo el mundo, de las cuales más de 300.000 están asociadas con la resistencia a los antimicrobianos. Las personas con enfermedades como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (daño pulmonar relacionado con el tabaquismo), la fibrosis quística y las bronquiectasias por fibrosis no quística tienen más probabilidades de desarrollar estas enfermedades.

Hasta ahora no se sabía cómo evolucionó Pseudomonas aeruginosa de un organismo ambiental a un patógeno humano especializado. Para investigar, un equipo internacional dirigido por científicos de la Universidad de Cambridge examinó datos de ADN de casi 10.000 muestras tomadas de individuos, animales y entornos infectados en todo el mundo. Sus resultados fueron publicados hoy en la revista Science.

Al mapear los datos, el equipo pudo crear árboles evolutivos (“árboles genealógicos”) que muestran cómo las bacterias en las muestras se relacionan entre sí. Sorprendentemente, descubrieron que casi siete de cada diez infecciones fueron causadas por sólo 21 clones genéticos, o «ramas» del árbol genealógico, que evolucionó rápidamente (adquiriendo nuevos genes de bacterias vecinas) y luego se extendió globalmente durante los últimos 200 años. Esta propagación probablemente se produjo como resultado de que las personas comenzaron a vivir en áreas densamente pobladas, donde la contaminación del aire hizo que nuestros pulmones fueran más susceptibles a las infecciones y donde había mayores oportunidades de que la infección se propagara.

Estos clones epidémicos tienen una preferencia intrínseca por infectar a ciertos tipos de pacientes, y algunos prefieren pacientes con FQ y otros individuos sin FQ. Se ha demostrado que la bacteria puede explotar un defecto inmunológico previamente desconocido en personas con fibrosis quística, permitiéndoles sobrevivir dentro de los macrófagos. Los macrófagos son células que “comen” organismos invasores, los descomponen y evitan que la infección se propague. Pero un defecto previamente desconocido en el sistema inmunológico de los pacientes con fibrosis quística significa que una vez que los macrófagos «engullen» la bacteria Pseudomonas aeruginosa, no pueden deshacerse de ella.

Después de infectar los pulmones, estas bacterias evolucionan de diferentes maneras para especializarse más en un entorno pulmonar particular. El resultado es que algunas copias pueden transmitirse entre pacientes con FQ y otras versiones entre pacientes sin FQ, pero rara vez entre grupos con FQ y sin FQ.

El profesor Andris Floto, director del Centro de Innovación de Fibrosis Quística del Reino Unido en la Universidad de Cambridge y el Royal Papworth Hospital NHS Foundation Trust, y autor principal del estudio, dijo: «Nuestra investigación sobre P. aeruginosa nos ha enseñado cosas nuevas sobre la biología de fibrosis quística y reveló formas importantes en las que podríamos ser capaces de… Mejorar la inmunidad contra bacterias invasoras en estas y potencialmente otras condiciones.

“Desde una perspectiva clínica, este estudio ha revelado información importante sobre la bacteria Pseudomonas aeruginosa. La atención siempre se ha centrado en la facilidad con la que esta infección se propaga entre los pacientes con fibrosis quística, pero hemos demostrado que también puede propagarse con una facilidad alarmante entre otros pacientes. Esto tiene consecuencias muy importantes para el control de infecciones hospitalarias, donde no es raro que un individuo infectado esté en una sala abierta con otra persona de alto riesgo.

«Somos muy afortunados en el Royal Papworth Hospital porque tenemos habitaciones individuales y hemos desarrollado y evaluado un nuevo sistema de manejo de aire para reducir la cantidad de bacterias en el aire y proteger a todos los pacientes».

El Dr. Aaron Vaiman del Instituto de Investigación del Corazón y los Pulmones Victor Philip Dahdali de la Universidad de Cambridge, y primer autor del estudio, dijo: «Es sorprendente ver con qué rapidez estas bacterias evolucionan y se vuelven epidémicas y cómo pueden especializarse en un área particular». entorno pulmonar. Realmente necesitamos un examen sistemático y proactivo de todos los grupos de pacientes «en riesgo para detectar y prevenir la aparición de más versiones epidémicas».

La investigación fue financiada por Wellcome y la Cystic Fibrosis Foundation UK.

referencia

Weimann, A et al. Evolución y adaptación específica del huésped de Pseudomonas aeruginosa. Ciencia; 4 de julio de 2024; DOI: 10.1126/ciencia.adi0908