Fuente: PORTAL VETERINARIA
Fecha: 17 de Octubre de 2023
Autores: Óscar Mencía-Ares y Gema Chacón. Exopol SL
Los bacteriófagos son virus que eliminan selectivamente bacterias, siendo una herramienta importante para controlar los patógenos bacterianos. En la colibacilosis porcina, que causa pérdidas económicas significativas, se ha demostrado que los cócteles de fagos son una alternativa importante a los antibióticos, especialmente en el posdestete. Sin embargo, debido a la variabilidad de Escherichia coli, se necesitan cócteles de fagos personalizados adaptados a las condiciones epidemiológicas de cada granja. El marco legislativo actual de la Unión Europea no está adaptado a las características intrínsecas de los fagos, pero se espera que en el futuro cercano se establezca una legislación que permita su uso rutinario en producción porcina.
Palabras clave: Cerdo; Escherichia coli; Fago; Legislación
Bacteriophages to control bacterial infections: phage therapy against colibacillosis
Bacteriophages are viruses that selectively eliminate bacteria, serving as an important tool to control bacterial pathogens. In porcine colibacillosis, which causes significant economic losses, phage cocktails have been shown to be a valuable alternative to antibiotics, especially during the post-weaning period. However, due to the variability of Escherichia coli, customized phage cocktails adapted to the epidemiological conditions are needed. The current legislative framework in the European Union is not adapted to the intrinsic characteristics of phages, but it is expected that in the near future, legislation will be established to enable their routine use in pig production.
Keywords: Escherichia coli; Phage; Pig; Regulation
Introducción
Los bacteriófagos, también conocidos como fagos, son virus que infectan y se replican dentro de las bacterias. Son la forma de vida más abundante y ubicua en el planeta, con una población estimada de entre 1030 y 1032 partículas víricas en toda la biosfera, y desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento del equilibrio poblacional de las bacterias en todos los ecosistemas (Clokie y col., 2011). Los fagos fueron descubiertos a principios del siglo XX de forma paralela e independiente por Felix d’Hérelle y Frederick Twort, describiéndolos como agentes filtrables capaces de parasitar y matar a las bacterias. Felix d’Hérelle propuso su uso para el tratamiento de infecciones bacterianas, tanto en humanos como en veterinaria, poniéndolo en práctica en diferentes regiones del mundo (Chanishvili, 2012; Wittebole y col., 2013). Sin embargo, el uso de los bacteriófagos no tuvo mucho recorrido en los países occidentales, sobre todo gracias a la introducción de los antibióticos a partir de la década de 1930, los cuales tenían un amplio espectro y una mayor eficacia en el tratamiento de las infecciones. A pesar de esto, la investigación sobre bacteriófagos continuó en la antigua Unión Soviética, donde su uso se generalizó en la práctica clínica, pudiendo encontrar en la actualidad preparados a base de fagos en farmacias de países como Rusia o Georgia.
Fue a partir de la década de 1980, coincidiendo con las primeras descripciones de las resistencias bacterianas a los antibióticos y, especialmente a partir de comienzos del siglo XXI, cuando se produce en el mundo occidental el redescubrimiento de los bacteriófagos como firmes alternativas al uso de antibióticos (Wittebole y col., 2013). Desde entonces se han conseguido grandes avances, como la estandarización de las técnicas laboratoriales y de los ensayos clínicos, indispensable para demostrar su eficacia y seguridad. En la actualidad, la investigación no solo se está orientando a la aplicación de los bacteriófagos en medicina humana, sino también en veterinaria y la industria agroalimentaria.
El sector porcino, principal producción animal en nuestro país, está haciendo enormes esfuerzos para mantener sus rendimientos productivos a la vez que reducen el uso de antibióticos y eliminan el óxido de zinc, debido a las crecientes restricciones legales por parte de la Unión Europea. Estos esfuerzos son especialmente relevantes en la etapa posdestete, donde patógenos como Escherichia coli producen grandes estragos, con bajas, retrasos en el crecimiento y, en definitiva, importantes pérdidas económicas. Esto obliga a la búsqueda de alternativas, como probióticos, aceites esenciales o ácidos orgánicos, que ofrecen resultados parciales en el control de estos patógenos bacterianos.
En este sentido, la fagoterapia podría constituir un punto de inflexión gracias a su alta especificidad, lo que permitiría actuar únicamente contra las bacterias patógenas, sin perturbar la microbiota residente, y reduciendo enormemente la necesidad del uso de antibióticos. No obstante, aunque aún queda camino por recorrer hasta generalizar su uso en la práctica clínica veterinaria, su futuro es muy prometedor.
Por todo ello, para poner en contexto la fagoterapia en producción porcina y, en particular, su potencial para el control de la colibacilosis, a lo largo de esta revisión se presentarán las principales características de los bacteriófagos y cómo se desarrolla un producto a base de fagos, las experiencias actuales respecto a su uso, y su marco legislativo actual, con la vista puesta en las proyecciones futuras.
¿Qué características presentan los bacteriófagos para su aplicación con fines terapéuticos y profilácticos?
Los bacteriófagos engloban un grupo muy diverso de virus cuya taxonomía se encuentra en constante actualización gracias, fundamentalmente, a los avances en las técnicas de caracterización genómica. De forma general, los que tienen un mayor interés en el ámbito clínico son aquellos pertenecientes al orden Caudovirales, con la estructura típica de cápside icosaédrica, cuello, espículas y cola con capacidad de reconocer receptores de la superficie bacteriana (Wittebole y col., 2013). Dentro de este orden destacan tres familias: Siphoviridae, con cápside pequeña y cola no contráctil, pero larga y flexible (figura 1A); Podoviridae, con cápside pequeña y cola corta (figura 1B); y Myoviridae, con cápside grande y cola contráctil (figura 1C) (Ackermann, 2007).
Figura 1. Esquema de la morfología representativa de los bacteriófagos pertenecientes a las principales familias del orden Caudovirales: A) Siphoviridae, B) Podoviridae, y C) Myoviridae.
Estos virus presentan una serie de características que demuestran su potencial para el control de patógenos bacterianos, entre las que se incluyen:
- Origen natural. Los fagos pueden estar presentes en cualquier ambiente en el que pueda encontrarse la bacteria diana, como el microbioma del suelo, agua, contenido gastrointestinal o, incluso, alimentos. Esto facilita el proceso de búsqueda y aislamiento.
- Alta especificidad. Los bacteriófagos presentan un rango de hospedador muy limitado a una única especie, serotipo o, incluso, cepa bacteriana, lo que potencia su seguridad, ya que podemos aplicar el tratamiento de forma específica contra la bacteria patógena de interés. Así, se pueden desarrollar terapias personalizadas, adaptadas a la situación epidemiológica de cada explotación o pirámide productiva.
- Autorreplicación y autolimitación: dada su naturaleza vírica, se autorreplicarán y se mantendrán en el lugar de administración (tracto digestivo, superficies de contacto, etc.), durante el tiempo en el que el patógeno diana esté presente. Una vez que la carga del hospedador disminuya, estos virus no encontrarán su diana para replicarse y su número se reducirá drásticamente, sin ocasionar perjuicios en los animales.
- Bajo coste de producción. Una vez aislados y caracterizados son relativamente sencillos de producir a escala industrial mediante el empleo de biorreactores, puesto que su multiplicación se realiza utilizando como sustrato la propia bacteria diana.
- Gran versatilidad. Los fagos constituyen un activo muy importante frente a infecciones causadas por bacterias multirresistentes o productoras de biopelículas. Además, pueden administrarse como cócteles con dos o más fagos, lo que permite aumentar el rango de hospedador para extender su eficacia en caso de que sea necesario actuar frente a varias cepas diferentes para las que un único bacteriófago no es eficaz.
Como parásitos intracelulares estrictos, los fagos necesitan de la maquinaria de replicación de la bacteria para poder multiplicarse y sobrevivir, habiéndose descrito dos ciclos de vida: lítico y lisogénico (Campbell, 2003) (figura 2). Durante el ciclo lítico, los fagos se replican de forma activa y las partículas víricas son liberadas al exterior, produciéndose la muerte de la bacteria. Por el contrario, en el ciclo lisogénico, el material genético del fago se integra en el genoma bacteriano, transmitiéndose de forma vertical de las bacterias madre a las hijas, sin ocasionar la muerte celular. En un momento puntual, debido a estímulos ambientales, un bacteriófago en ciclo lisogénico puede pasar a ciclo lítico, ocasionando la muerte bacteriana.
Figura 2. Esquema representativo de los ciclos de vida de los bacteriófagos. A) Ciclo lítico; y B) Ciclo lisogénico.
Si bien los fagos con ciclo lisogénico tienen una aplicación esencial en ingeniería genética, como la introducción de determinados genes, los fagos que se utilicen en fagoterapia es imprescindible que sean líticos. De esta manera, los fagos matarán las bacterias patógenas sin posibilidad de incluirse en su genoma. En caso contrario, si el fago se integrase en el genoma bacteriano, se podría facilitar la transferencia genética entre las bacterias, contribuyendo a la diseminación de genes de resistencia a antibióticos o factores de virulencia.