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La crisis de las superbacterias amenaza con matar a 10 millones de personas al año para 2050. Los científicos podrían tener una solución
(CNN) -- Los dolores de oído de Cynthia Horton son cosa de pesadilla.
"Me despierto con un dolor horrible, como si me estuvieran haciendo una endodoncia sin anestesia", explica. "Cuando me incorporo, a menudo mi oído está supurando infección, incluso rezuma sangre".
El sistema inmunitario de Horton, ya debilitado por una lucha de por vida contra el lupus, quedó devastado por las rondas de radiación y quimioterapia tras una operación en 2003 por un tumor canceroso en el oído.
Las infecciones de oído se convirtieron en algo habitual, que solían aliviarse con una ronda de antibióticos. Pero con el paso de los años las bacterias del oído de Horton, de 61 años, se volvieron resistentes a los antibióticos, lo que a menudo la dejaba con poco o ningún alivio.
"Estas superbacterias multirresistentes pueden causar infecciones durante meses, años y a veces décadas. Es ridículo lo virulentas que se vuelven algunas de estas bacterias con el paso del tiempo", explicó Dwayne Roach, profesor adjunto de Bacteriófagos, Enfermedades Infecciosas e Inmunología de la Universidad Estatal de San Diego.
El año pasado, los médicos propusieron tratar la infección de Horton con uno de los depredadores más antiguos de la naturaleza: unos virus diminutos con aspecto de trípode llamados fagos, diseñados para encontrar, atacar y engullir bacterias.
Esta ilustración de un bacteriófago muestra su forma de trípode que imita a un pequeño robot. (Crédito: SCIEPRO/Science Photo Library/Getty Images)
Estas criaturas microscópicas han salvado la vida de pacientes que morían por infecciones de superbacterias y se están utilizando en ensayos clínicos como posible solución al creciente problema de la resistencia a los antibióticos. Solo en Estados Unidos se producen cada año más de 2,8 millones de infecciones resistentes a los antimicrobianos.
Tales infecciones constituyen una "amenaza urgente para la salud pública mundial", ya que causan la muerte de 5 millones de personas en todo el mundo, según estadísticas de 2019 de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC por sus siglas en inglés) de Estados Unidos.
"Se estima que, para 2050, 10 millones de personas al año -es decir, una persona cada tres segundos- van a morir por una infección de superbacterias", dijo Steffanie Strathdee, epidemióloga de Enfermedades Infecciosas, codirectora del primer centro dedicado a la terapia de fagos en Norteamérica, el Centro de Aplicaciones y Terapéuticas Innovadoras de Fagos, o IPATH, en la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego (UC San Diego).
Horton estaba ansiosa por encontrar una solución diferente a sus infecciones de oído recurrentes. Se enviaron muestras de su bacteria farmacorresistente desde la consulta de su médico en Pensilvania al IPATH de la UC San Diego con la esperanza de que los cazadores de fagos de allí pudieran encontrar una coincidencia. Sin embargo, lo que los científicos descubrieron a continuación fue inesperado.
Las bacterias cultivadas en el oído de Horton coincidían perfectamente con una superbacteria poco común presente en ciertas marcas de colirios de venta libre que estaban robando la visión y la vida a muchas personas.
De repente, la búsqueda de una solución al problema de Horton adquirió un nuevo significado. ¿Podrían las bacterias de su oído ayudar a los científicos a encontrar fagos que tratasen también las infecciones oculares?
Duradera y contagiosa
En mayo de 2022, empezaron a aparecer casos graves de infecciones oculares resistentes a los antibióticos. En enero del año siguiente, los CDC informaron que al menos 50 pacientes de 11 estados habían desarrollado infecciones por superbacterias tras usar lágrimas artificiales sin conservantes. En mayo de 2023, el brote se había extendido a 18 estados: cuatro personas murieron, otras cuatro perdieron los ojos, 14 sufrieron pérdida de visión y docenas más desarrollaron infecciones en otras partes del cuerpo.
"Solo una fracción de los pacientes tenía realmente infecciones oculares, lo que hizo que el brote fuera increíblemente difícil de resolver", dijo la epidemióloga Dra. Maroya Walters, quien dirigió la investigación de lágrimas artificiales de los CDC.
"Vimos que las personas que estaban colonizadas por el organismo desarrollaban infecciones del tracto urinario o del tracto respiratorio meses después, a pesar de que ya no usaban estas gotas", dijo Walters. "Un paciente contagió la infección a otras personas del centro sanitario".
El culpable fue una cepa poco común de Pseudomonas aeruginosa resistente a los medicamentos que nunca se había identificado en Estados Unidos antes del brote, dijeron los CDC.
Horton nunca había usado gotas para los ojos, pero las bacterias cultivadas de su oído eran de la misma cepa poco común. Con esas bacterias y otras muestras enviadas por los CDC, los científicos del IPATH se pusieron a trabajar de inmediato e identificaron más de una docena de fagos que atacaban con éxito al patógeno mortal.
Los científicos de los CDC estaban intrigados por el descubrimiento, hasta el punto de que mencionaron la disponibilidad del tratamiento con fagos para la superbacteria en el sitio web de los CDC.
"Surgió la idea de que, cuando tenemos un brote causado por una bacteria con opciones de tratamiento tan limitadas, ¿deberíamos pensar en estas terapias alternativas?", dijo Walters.
¿Qué es esta pequeña criatura que puede acabar con bacterias capaces de resistir todos los fármacos que la ciencia moderna puede reunir? Y, lo que es más importante, ¿podría el tratamiento con fagos convertirse en un actor importante en la batalla para acabar con la crisis de las superbacterias?
La guerra microscópica en nuestro interior
Gracias a la evolución, las billones de bacterias que existen hoy en el mundo tienen un enemigo natural: unos virus diminutos llamados bacteriófagos, programados genéticamente para misiones de búsqueda y destrucción. En este juego microscópico de "Terminator", cada conjunto de fagos está diseñado de forma única para encontrar, atacar y devorar un tipo específico de patógeno.
"Cada especie bacteriana, o incluso genotipos dentro de ella, puede tener todo un repertorio de fagos que la atacan, utilizando una amplia variedad de métodos para entrar y debilitar la célula bacteriana", explica Paul Turner, profesor de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Yale y miembro facultativo de Microbiología de la Facultad de Medicina de Yale en New Haven, Connecticut.
Para contrarrestar el ataque, las bacterias emplean diversas maniobras evasivas, como desprenderse de su piel exterior para eliminar los puertos de acoplamiento que los fagos utilizan para entrar, devastar y, en última instancia, explotar el patógeno en trozos de sustancia viscosa bacteriana.
Son buenas noticias, porque las bacterias recién desnudas pueden perder su resistencia a los antibióticos y volver a ser vulnerables a la eliminación. El fago, sin embargo, queda fuera de combate.
Para maximizar el éxito, los especialistas buscan una variedad de fagos para hacer frente a una superbacteria particularmente desagradable, a veces creando un coctel de guerreros microscópicos que, con suerte, pueden continuar el ataque cuando uno es neutralizado.
Eso es lo que le ocurrió en 2016 al marido de Strathdee, Tom Patterson, profesor jubilado de Psiquiatría de la UC San Diego. Debido a una infección por "Iraqibacter", una bacteria resistente a los medicamentos que se encuentra en las arenas de Iraq, Patterson sufrió un fallo multiorgánico y estuvo peligrosamente cerca de la muerte. En una carrera contrarreloj, Strathdee superó obstáculos increíbles para encontrar y entregar a los médicos de Patterson varios cócteles de fagos purificados.
Uno de esos cócteles contenía un fago que "asustó tanto a la bacteria que dejó caer su cápsula exterior", comentó Strathdee, decana asociada de Ciencias de la Salud Global de la UC San Diego y coautora de "The Perfect Predator: A Scientist's Race to Save Her Husband From a Deadly Superbug" ("El depredador perfecto: la carrera de una científica para salvar a su marido de una superbacteria mortal").
"(La bacteria) tenía más miedo del fago, por así decirlo, que del antibiótico, y eso permitió que el antibiótico volviera a funcionar. Era el ataque que Tom necesitaba", dijo Strathdee. "Tres días después, Tom levantó la cabeza de la almohada, salió de un coma profundo y besó la mano de su hija. Fue simplemente milagroso".
Fueron necesarias numerosas rondas de cócteles de fagos para combatir una superbacteria mortal que casi acaba con la vida de Tom Patterson. (Crédito: Steffanie Strathdee)
Terapia con fagos 3.0
En laboratorios de todo el país, los científicos especializados en fagos están llevando la investigación y los descubrimientos al siguiente nivel, o lo que Strathdee denomina "fagos 3.0". Los científicos del laboratorio de Turner en Yale se dedican a determinar qué fagos y antibióticos son más simbióticos en la lucha contra un patógeno. El laboratorio de Roach en el Estado de San Diego investiga la respuesta inmunitaria del organismo a los fagos, al tiempo que desarrolla nuevas técnicas de purificación de fagos para preparar muestras para su uso intravenoso en pacientes.
Actualmente se realizan ensayos clínicos para probar la eficacia de los fagos contra infecciones urinarias intratables, estreñimiento crónico, infecciones articulares, úlceras de pie diabético, amigdalitis y las infecciones persistentes y recurrentes que se dan en pacientes con fibrosis quística. Las infecciones crónicas habituales en la fibrosis quística suelen deberse a diversas cepas de Pseudomonas aeruginosa resistentes a los medicamentos, el mismo patógeno responsable de la infección de oído de Horton y del brote de lágrimas artificiales.
Varios laboratorios están desarrollando bibliotecas de fagos, almacenadas con cepas encontradas en la naturaleza que se sabe que son eficaces contra un patógeno concreto. En Texas, un nuevo centro va un paso más allá: acelera la evolución creando fagos en el laboratorio.
"En lugar de obtener nuevos fagos del medio ambiente, tenemos un biorreactor que crea en tiempo real miles de millones de fagos", explica Anthony Maresso, profesor asociado del Baylor College of Medicine de Houston.
"La mayoría de esos fagos no serán activos contra las bacterias resistentes a los fármacos, pero en algún momento habrá una variante rara que haya sido entrenada, por así decirlo, para atacar a las bacterias resistentes, y la añadiremos a nuestro arsenal", explicó Maresso. "Es un enfoque de nueva generación en bibliotecas de fagos".
El laboratorio de Maresso publicó el año pasado un estudio sobre el tratamiento de 12 pacientes con fagos personalizados según el perfil bacteriano único de cada uno. Fue un éxito calificado: las bacterias resistentes a los antibióticos de cinco pacientes fueron erradicadas, mientras que varios pacientes más mostraron mejoras.
"Ahora mismo se están aplicando muchos enfoques en paralelo", dijo Roach. "¿Ingeniería de fagos? ¿Hacemos un coctel de fagos, y luego qué tan grande es el coctel? ¿Dos o doce fagos? ¿Los fagos deben inhalarse, aplicarse tópicamente o inyectarse por vía intravenosa? Se trabaja mucho sobre la mejor manera de hacerlo".
Hasta la fecha, la manipulación genética de los fagos ha sido difícil debido a la naturaleza aerodinámica de la criatura: "Los fagos normales están optimizados por la evolución para ser máquinas de matar. Hay muy poco espacio ahí dentro para que entremos y cambiemos las cosas", explicó Elizabeth Villa, profesora de Biología Molecular de la UC San Diego que estudia una nueva forma de fago llamada "jumbo".
"Los fagos jumbo tienen genomas muy grandes y se acercan a tener un núcleo que encapsula el material genético, lo que los protege de algunos de los mecanismos que las bacterias utilizan contra los fagos para desactivarlos", dijo el Dr. Robert "Chip" Schooley, un destacado especialista en enfermedades infecciosas de la UC San Diego que es codirector del IPATH.
"Esto también permite modificarlos para hacerlos más potentes, por lo que son fagos muy prometedores para su uso terapéutico", afirmó Schooley.
La ingeniería genética de los fagos permitiría a los científicos centrarse en la mezcla única de patógenos resistentes a los antibióticos de cada persona, en lugar de tener que buscar en las aguas residuales, pantanos, estanques, sentinas de los barcos y otros caldos de cultivo de bacterias para encontrar el fago adecuado.
Junto con las bibliotecas de fagos, la ingeniería genética también es clave para producir fagos en masa y distribuirlos a gran escala. En Rusia y Georgia, donde la terapia con fagos se utiliza desde hace décadas, los pacientes pueden comprar cócteles de fagos en las farmacias.
Se examinan cultivos de fagos en el Instituto Eliava de Tbilisi, Georgia, donde los fagos se han utilizado para tratar infecciones durante décadas. (Crédito: Juliette Robert/Haytham Pictures/REA/Redux)
Todo este trabajo ha llamado la atención de los CDC. Además de utilizar un cóctel de fagos para tratar un brote de superbacterias en tiempo real, los fagos también podrían ayudar a combatir un problema más amplio: la recolonización de la persona infectada con la misma superbacteria, explicó Walters, de los CDC.
"El problema es que, cuando los pacientes tienen infecciones por estas bacterias resistentes a los fármacos, pueden seguir siendo portadores de ese organismo en su interior o en su cuerpo incluso después del tratamiento", explica Walters. "No muestran ningún signo o síntoma de enfermedad, pero pueden volver a contraer infecciones, y también pueden transmitir las bacterias a otras personas".
Sin embargo, si los fagos pudieran utilizarse para "descolonizar" una población bacteriana dentro de una persona de alto riesgo, "los pacientes podrían disminuir realmente la probabilidad de desarrollar una infección y contagiar a otros, que es una gran parte del problema", dijo Walters.
"Pensábamo en desarrollar una colección de fagos que fuera activa contra un gran número de organismos resistentes", añadió. "Pseudomonas es un buen punto de partida: hay más de 140 especies diferentes. Pero hay muchos otros organismos que nos amenazan y a los que también tenemos que hacer frente".
