Científicos de la Universidad de Hong Kong han desvelado el proceso por el cual la bacteria Escherichia coli (E. coli) sobrevive a los tratamientos farmacológicos y también a condiciones adversas. Para ello ha sido clave la espectroscopia Raman. Gracias a ella han analizado la cantidad molecular de células persistentes de E. coli en células individuales.
A lo largo de un estudio experimental que difunde Frontiers in Microbiology, se explica que la formación de resistencias es una característica importante de bacterias como E. coli que pueden permanecer inactivas y son muy resistentes a los tratamientos antimicrobianos. Estas bacterias dan lugar a varias infecciones crónicas recurrentes, con síntomas comunes, entre ellos: dolor de estómago intenso, vómitos y diarrea sanguinolenta.
Los científicos creen que la formación de células persistentes es una de las estrategias más importantes de bacterias como E. coli para sobrevivir bajo tratamiento farmacológico y condiciones adversas, si bien se sabía poco sobre cómo se forman y funcionan, principalmente debido a limitaciones técnicas en estudios previos.
Para el doctor Wang Chuan, de la Universidad de Hong Kong y miembro de este equipo, “hay dos mejoras significativas en nuestro estudio. En primer lugar, las actividades bioquímicas sintéticas y metabólicas de las células persistentes de E. coli se analizan sobre la base de su cantidad molecular, en lugar de simplemente observar la tasa de división y/o el estado de crecimiento. En segundo lugar, nuestras observaciones surgen de investigaciones en células individuales en lugar del nivel promedio de toda la población de bacterias persistentes. Se ha demostrado que tal enfoque en las células individuales es importante para comprender cómo funcionan las células persistentes”.
Persistencia de ‘E. coli’
En este trabajo se recuerda que el concepto de persistencia microbiana fue descrito por primera vez por Bigger en 1944 y que, desde el año 2000, hay cada vez más informes científicos sobre la persistencia nociva de casi todas las bacterias y hongos analizados.
La bacteria Escherichia coli se usa comúnmente en la investigación microbiológica y, de hecho, muchos hallazgos importantes sobre persistentes surgen de varios experimentos con ella. Por ejemplo, el equipo de Balaban utilizó en 2004 un dispositivo de microfluidos para observar persistentes de E. coli a nivel de una sola célula y los dividieron en persistentes inducidos por fase estacionaria (tipo I) y persistentes espontáneos (tipo II).
Sin embargo, las investigaciones adicionales sobre los perfiles, el metabolismo y la funcionalidad de los persistentes de E. coli siguen estancadas debido a diversas limitaciones técnicas, como la falta de enfoques precisos de aislamiento y etiquetado.
Ahora, la técnica que estos investigadores han utilizado para comprender las células persistentes se llama espectroscopia Raman. Es un método bien conocido de análisis químico basado en la luz.
Espectroscopia Raman
La luz excita la muestra creando una vibración. Esa vibración se puede leer e interpretar con precisión. Los resultados de la espectroscopia Raman a menudo se describen como una huella digital de las moléculas dentro de las células. Con ayuda de esta técnica se puede crear un perfil de las células persistentes para identificar posteriormente células similares.
Tradicionalmente, se ha considerado que las células persistentes existen en un estado latente, ya que no crecen mientras se someten a estrés como un tratamiento antimicrobiano. Sin embargo, los investigadores han encontrado que la actividad metabólica de las células persistentes de E. coli es significativamente mayor que la de las cepas de referencia de este agente patógeno.
“Este nuevo hallazgo implica que las células persistentes permanecen activas incluso en su estado latente y esta podría ser una de las formas cruciales en que pueden sobrevivir a un tratamiento antimicrobiano de alta dosis”, puntualiza el profesor Jin Lijian, de la Universidad de Hong Kong.
Por último, el profesor Xu Jian del Single-Cell Center y codirector del estudio, anuncia que han desasrrollado un nuevo ingenio llamado CAST-R (Clinical Antimicrobial Susceptibility Test Ramanometry), para identificar y caracterizar los persistentes, “de modo que los estudios puedan extenderse a otros patógenos y eventualmente aplicarse en clínica, revelando los mecanismos de patogenicidad microbiana para desarrollar estrategias y enfoques terapéuticos personalizados y novedosos”.
