Se propone nuevo modelo para predecir evolución de la resistencia a los antibióticos en las bacterias

La resistencia a los antibióticos evoluciona a través de una variedad de mecanismos. Un punto central y aún sin resolver es cómo afecta la evolución de la resistencia al crecimiento celular en diferentes concentraciones del fármaco.

En el estudio Metabolic fitness landscapes predict the evolution of antibiotic resistance [1] (El panorama de aptitud metabólica predice la evolución de la resistencia a los antibióticos), publicado en la revista ‘Nature Ecology & Evolution’ se expone que la resistencia a los antibióticos surge a través de la evolución.

Un equipo de científicos de la Universidad de Colonia en Alemania y la Universidad de Uppsala en Suecia informan en el estudio que han desarrollado un modelo que puede describir y predecir la evolución de la resistencia a los antibióticos en las bacterias.

Un nuevo modelo

Este nuevo modelo predice:

  • Las tasas de crecimiento
  • Los niveles de resistencia de mutantes bacterianos comunes con diferentes dosis de fármacos

Estas predicciones se confirman mediante curvas empíricas de inhibición del crecimiento; y datos genómicos de poblaciones de Escherichia coli.

Las bacterias cambian su genoma y se vuelven menos sensibles a las drogas. Sin embargo, las mutaciones de resistencia a menudo tienen un costo para las bacterias en ausencia de antibióticos.

Las células mutantes tienen un mayor crecimiento en presencia del fármaco, pero en un entorno sin fármaco, su tasa de crecimiento es menor que la del tipo salvaje susceptible a los antibióticos. “Las células tienen que optimizar su decisión sobre la resistencia. Hemos creado un modelo que describe este proceso”, menciona la autora principal Fernanda Pinheiro del Instituto de Física Biológica de la Universidad de Colonia.

"Inversión" de las bacterias en resistencia a los antibióticos

El proceso se puede comparar con la construcción y comercialización de casas, explicó: “Las casas se construyen con un presupuesto fijo. Dependiendo de la ubicación, hay que invertir más o menos para aislar del frío y, a cambio, comprometer el diseño. Pero una casa fea se vende mal. Del mismo modo, la evolución de las bacterias determina qué parte de su contenido de proteínas se invierte en resistencia a los antibióticos.

Esta predicción es muy difícil porque la bacteria a menudo tiene múltiples opciones para construir sus defensas. “Sorprendentemente, nuestro modelo predice con éxito qué mecanismos de resistencia a los antibióticos es probable que evolucionen en una población bacteriana en determinadas condiciones“, detalló Pinheiro. De acuerdo con una analogía para construir una casa: para mantener la casa cálida, se puede invertir en ventanas gruesas o en tecnología de calefacción. La mejor opción depende de todo el sistema, porque en una bacteria, diferentes partes de la célula son interdependientes. “Las mutaciones cambian estas partes y dejan rastros en el patrón de crecimiento que, a su vez, se pueden utilizar para aprender y, en última instancia, predecir la evolución“.

La amenaza de las bacterias resistentes

Las bacterias resistentes amenazan el tratamiento con antibióticos de millones de personas en todo el mundo y causan cientos de miles de muertes cada año. En 2019, la OMS incluyó la resistencia a los antibióticos en su lista de las 10 principales amenazas para la salud mundial. Por lo tanto, los conocimientos sobre la evolución de la resistencia a los antibióticos pueden: ayudar a identificar protocolos de tratamiento óptimos, objetivos farmacológicos y nuevos candidatos a antibióticos.

Finalmente, Pinheiro explicó “El nuevo conocimiento puede ser útil para tomar mejores decisiones sobre el uso de antibióticos. Si podemos anticipar lo que es probable que hagan las bacterias en diferentes circunstancias, podemos pensar más específicamente en las intervenciones para evitar la evolución de la resistencia“.

Foro: “Abordando el Desafío de las Infecciones Intrahospitalarias”

El tema de la resistencia antimicrobiana es parte de la agenda del primer foro Abordando el Desafío de las Infecciones Intrahospitalarias, que se realizará virtualmente desde la Ciudad de México los días 16, 23 y 30 de abril; así como el 5 de mayo de 2021.

Convocan al evento el Consorcio Mexicano de Hospitales, la Fundación Mexicana para la Salud, A.C. y la iniciativa Hospitales sin Infecciones, entre otros aliados del sector público y privado

La asistencia y participación será gratuita; las inscripciones ya se encuentran abiertas en internet.

Para registrarse al evento consulte la página de inscripciones en el URL https://www.eventbrite.com/e/abordando-el-desafio-de-las-infecciones-intrahospitalarias-tickets-143998436199

Referencias

Pinheiro, F., Warsi, O., Andersson, D.I. et al.; Metabolic fitness landscapes predict the evolution of antibiotic resistance; Nature Ecology & Evolution; DOI:10.1038/s41559-021-01397-0; Disponible en el URL https://www.nature.com/articles/s41559-021-01397-0

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