El tractament consisteix a utilitzar una versió modificada del bacteri Mycoplasma pneumoniae, eliminant la seva capacitat patògena i adaptar-la per a què ataqui a P. aeruginosa. El bacteri modificat s’empra en combinació amb dosis baixes d’antibiòtics que no serien eficaços per si soles.
L’equip científic va observar que l’ús del tractament en ratolins reduïa significativament les infeccions pulmonars. La ‘píndola viva’ va duplicar la taxa de supervivència del ratolí en comparació amb l’opció de no emprar cap tractament. L’administració d’una única dosi alta del tractament no va mostrar signes de toxicitat als pulmons. Un cop el tractament va acabar el seu curs, el sistema immune innat va eliminar els bacteris modificats en un període de quatre dies.
En l’estudi, publicat a la revista Nature Biotechnology, hi han participat investigadors del Clínic-IDIBAPS. Principalment Laia Fernández-Barat, coordinadora del laboratori de recerca del grup Recerca aplicada en infeccions respiratòries i malalt crític de l’IDIBAPS, Ana Motos, coordinadora del model animal porcí, i Antoni Torres, cap del grup IDIBAPS i consultor sènior del Servei de Pneumologia de l’hospital Clínic. El treball ha estat liderat el Centre de Regulació Genòmica (CRG) i Pulmobiotics, i compta amb el suport de la Fundación ‘la Caixa’ a través de la convocatòria CaixaResearch Health. També hi han participat l’Instituto de Agrobiotecnología (IdAB), un institut de recerca del CSIC i el govern de Navarra.
Les infeccions causades per P. aeruginosa són difícils de tractar perquè el bacteri viu en comunitats que formen biopel·lícules. Les biopel·lícules poden adherir-se a vàries superfícies del cos, formant estructures impenetrables que escapen a l’abast dels antibiòtics.
Les biopel·lícules de P. aeruginosa creixen a la superfície dels tubs endotraqueals utilitzats per a pacients en estat crític els quals, per tant, requereixen ventiladors mecànics per respirar. “Això causa pneumònia associada al ventilador (NAV), una malaltia que afecta fins a un de cada quatre pacients que requereixen intubació. La incidència supera el 50% en el cas dels pacients intubats per covid-19 greu” explica Antoni Torres. “La NAV pot prolongar l’estada a la unitat de cures intensives fins a un període de tretze dies, i té una taxa de mortalitat que assoleix el 9-13%, és a dir, un de cada vuit pacients”, afegeix.
M. pneumoniae es va dissenyar per a dissoldre biopel·lícules. L’equip científic va modificar el bacteri per proporcionar-li la capacitat de produir diverses molècules, incloses les piocines, toxines produïdes naturalment pels bacteris per matar o inhibir el creixement de diverses soques de Pseudomonas. Per provar la seva eficàcia, van recollir biopel·lícules de P. aeruginosa dels tubs endotraqueals de pacients en unitats de cures intensives. Els resultats van mostrar que el tractament travessa la barrera i dissol amb èxit les biopel·lícules.
“Hem desenvolupat un ariet que assetja els bacteris resistents als antibiòtics. El tractament obre orificis a les parets cel·lulars i crea uns punts d’entrada fonamentals per a què els antibiòtics les envaeixin i eliminin la infecció a l’origen. Creiem que és una nova estratègia prometedora per abordar la principal causa de mortalitat hospitalària”, diu la Dra. Maria Lluch, directora científica de Pulmobiotics, coautora principal de l’estudi i investigadora de la Universitat Internacional de Catalunya.
El grup del Dr. Antoni Torres té una línia de recerca dedicada a les infeccions associades a biopel·lícules que lidera la Dra. Laia Fernàndez-Barat. “Aquest model ens ha permès estudiar les biopel·lícules reals tal i com són durant la intubació d’un pacient crític afegint un valor translacional important a la ‘píndola viva’”, explica Laia Fernández-Barat, qui ha descrit les biopel·lícules als tubs endotraqueals després de diverses estratègies terapèutiques i de prevenció. "Els tubs endotraqueals normalment es descarten a l'extubació del pacient, però nosaltres els guardem en una col·lecció única per estudiar les biopel·lícules", afegeix.
Amb l’objectiu d’utilitzar la ‘píndola viva’ per a tractar la NAV, es duran a terme més proves abans d’arribar a la fase d’assajos clínics. Es preveu administrar el tractament amb un nebulitzador, un dispositiu que transforma el medicament líquid en una boira que s’inhala a través d’un broquet o d’una màscara.
M. pneumoniae per tractar malalties respiratòries
M. pneumoniae és una de les espècies de bacteris més petites conegudes. El Dr. Luis Serrano, director del CRG, va tenir la idea de modificar el bacteri i emprar-lo com a una ‘píndola viva’ fa dues dècades. Amb només 684 gens i sense paret cel·lular, la relativa simplicitat de M. pneumoniae la fa ideal per a l’enginyeria biològica per aplicacions específiques.
Un dels avantatges d’emprar M. pneumoniae per a tractar malalties respiratòries és que està adaptada naturalment al teixit pulmonar. Després d’administrar el bacteri modificat, viatja directament a l’origen d’una infecció respiratòria, on s’estableix com a una fàbrica temporal i produeix una varietat de molècules terapèutiques.
En demostrar que M. pneumoniae pot abordar les infeccions al pulmó, l’estudi obre la porta al desenvolupament de noves soques del bacteri per abordar altres tipus de malalties respiratòries com el càncer de pulmó i l’asma. «El bacteri es pot modificar amb una varietat de càrregues actives distintes, ja siguin citocines, nanoanticossos o defensines. L’objectiu és diversificar l’arsenal del bacteri modificat i alliberar el seu potencial en el tractament d’una varietat de malalties complexes» , afirma el Professor d’Investigació ICREA Dr. Luis Serrano.
A més de dissenyar la ‘píndola viva’, el laboratori del Dr. Serrano també està emprant la seva experiència en biologia sintètica per dissenyar noves proteïnes que puguin ésser administrades per M. pneumoniae. L’equip està utilitzant aquestes proteïnes per atacar la inflamació causada per les infeccions per P. aeruginosa.
