¿Cómo evolucionan las bacterias intestinales ante la resistencia a los antibióticos?
Un equipo estadounidense – israelí del Instituto Tecnológico Technion de Israel y Harvard inspirados en una película de horror, construyeron un plato de Petri gigante para investigar el tema de estos gérmenes y descubrieron que la bacteria puede desarrollar una poderosa resistencia a los medicamentos más de lo que se pensaba.
La bioquímica de la
resistencia bacteriana a los medicamentos es clara. Pero, ¿cómo se comportan las bacterias que habían sido menos clara? Habitualmente las bacterias se cultivan en platos normales que caben en la palma de una mano. La gente del Technion y de Harvard crearon un vasto plato de Petri de dos por cuatro pies, un plato normal tiene más o menos de entre 50 a 100 mililitros de agar*, este tubo de ensayo contenía 14 litros de la gelatina derivada de las algas. En resumen, era enorme.
La mega placa permitió a los científicos rastrear la bacteria E coli mutante en respuesta al estrés que origina la presencia del antibiótico y la evolución de las cepas resistentes.
Los científicos se dispusieron a observar cómo las bacterias intestinales normales, Escherichia coli, se adaptan a las dosis a cada vez más altas de antibióticos.
Para lograr esto, los científicos dividieron el plato en secciones, en la que el agar se saturó con dosis cada vez más altas de antibiótico. El agar de alrededor estaba libre de drogas. Cuanto más cerca del centro, las concentraciones del antibiótico eran más fuertes. El centro de la morada bacteriana tenía 1.000 veces más antibióticos que el área de la dosis más baja.
Al lado de la zona libre de drogas, la siguiente sección contenía una pequeña cantidad de antibiótico y cada sección posterior representó un aumento de 10 veces la dosis.
Luego de dos semanas, una cámara colocada encima del plato realizó tomas del montaje del lapso de tiempo que los investigadores crearon. Descubrieron los linajes de la múltiple resistencia desarrollada y la coexistencia, aunque había estados de competencia. Revelaron que la evolución en la movilización es mucho más rápida de lo que pensaban, tal como se describe en su artículo de la revista “Science” “La evolución microbiana espacio-temporal en los paisajes de antibióticos”.
El concepto del plato Petri gigante, que el equipo denominó MEGA (Microbial evolución y crecimiento Arena), nació a partir del reconocimiento de que la generación del milenio se aburre fácilmente. Sus profesores pensaban que podría ayudar a enseñar la evolución en una «forma visualmente cautivante», explican. Introduzca Hollywood y la película de 2011 «Contagio», que llevó al científico Roy Kishony a una forma inesperada.
En la vida real, la gente de Harvard y del Technion no se sorprendieron al encontrar que las bacterias proliferaron hasta llegar a la zona con suficientes antibióticos para matarlos. O, en realidad, la mayoría de ellos. Una vez más como era de esperar, en cualquier concentración de antibiótico, alguien podría sobrevivir, gracias a la mutación.
Es fascinante, sin embargo, a medida que surgen estas líneas mutantes resistentes a los medicamentos – sus descendientes se extendieron a las zonas de mayor concentración de antibiótico.
Por otra parte, estas líneas descendientes de bacterias resistentes podrían “luchar” en el espacio del plato, y a medida que progresan en forma secuencial a través de dosis cada vez mayores de antibióticos, los mutantes de baja resistencia dieron lugar a mutantes moderadamente resistentes que eventualmente dieron origen a cepas altamente resistentes capaces de defenderse e las dosis más altas de antibióticos.
En tan sólo 10 días, el E. coli dio a luz mutantes que podrían sobrevivir a una dosis del antibiótico trimetoprim 1.000 veces más alto del que mató a sus progenitores. Cuando los investigadores manipulaban aún otro antibiótico, el ciprofloxacina, las bacterias desarrollaron una resistencia 100.000 veces a la dosis inicial.
Otra observación fue que los mutantes más aptos, más resistentes no siempre eran los más rápidos. “Los mutantes aptos quedaron tras cepas más débiles que hicieron frente a la primera línea de las dosis de antibióticos más altos”, afirmó el equipo.
“Lo que hemos visto sugiere que la evolución no siempre es conducida por los mutantes más resistentes”, dijo el primer autor del estudio Michael Baym. “A veces se favorece al primero en llegar allí. Los mutantes son más fuertes, de hecho, a menudo se mueven detrás de las cepas más vulnerables. ¿Quién llega primero puede basarse en la proximidad más que en la fuerza de mutación? Co-investigadores, incluidos Eric Kelsic, Remy Chait, Rotem Gross e Idan Yelin.
* Una placa de agar o placa de Petri se utiliza para proporcionar un medio de crecimiento utilizando una mezcla de agar y otros nutrientes en el que microorganismos, incluyendo bacterias y hongos, que pueden ser cultivados y se observaron bajo el microscopio.