L’optogenètica (Deisseroth, Hegemann, Nagel; Premi Nobel de Fisiologia 2026)

Fisiologia sensorial: Avui l’Assemblea Nobel del Karolinska Institutet ha anunciat la concessió del Premi Nobel de Fisiologia o Medicina a Karl Deisseroth, Peter Hegemann i Georg Nagel «per les llurs descobertes en relació a canals iònics controlats per la llum i l’optogenètica». Hegemann i Nagel identificaren la canalrodopsina, com una proteïna transmembrana de l'alga unicel·lular Chlamydomonas que funciona com a canal sensible a la llum i que és responsable de la fototàxia de l’organisme. L’optogenètica de Deisseroth és l’aplicació d’aquest canal iònic en recerques sobre funció cerebral (memòria, percepció, comportament, etc.) a través de l’activació o inactivació selectives de neurones individuals. En el 2005 Deisseroth introduí el gen de la canalrodopsina en neurones de rata, de forma que la incidència de llum blava provocava l'activació neuronal. El guardó, de 12 milions de corones sueques, es repartirà en tres parts iguals per a cada investigador.

Estructura de la canalrodopsina

Karl Deisseroth

Karl Deisseroth (*Boston, 18.11.1971) es graduà en bioquímica a Harvard el 1992. Es doctorà en neurociència (1998) i en psiquiatria (2000) a Stanford. Des del 2004 dirigeix un laboratori a Stanford. És professor de bioenginyeria i de psiquiatria i ciències del comportament a Howard Hughes Medical Institute i a la Stanford University. A més de reconegut fundador de l’optogenètica aplicada a les neurociències, és autor de tecnologies de química d’hidrogel-teixit. En el 2021 publicà el llibre ‘Projections: A Story of Human Emotions’.

Peter Hegemann

Peter Hegemann (*Münster, 11.121954) va estudiar secundària a Aachen. Inicià estudis de química a la Universitat de Münster en el 1975, i el 1977 passà a estudiar bioquímica a la LMU de Munic, on es graduà en el 1980. Es doctorà en biologia el 1984 al Max-Planck-Institut de Bioquímica, a Martinsried, sota la supervisió de Dieter Oesterhelt (1940-2022). Va fer un postdoctorat al laboratori de Kenneth W. Foster, a la Syracuse University. En tornar a Alemanya esdevingué investigador principal del Max-Planck-Institut de Bioquímica. El 1993 esdevingé professor del Departament de Bioquímica de la Universitat de Regenburg. És professor de neurociència de la Universitat Humboldt des del 2004.

Georg Nagel

Georg Nagel (*Weingarten, 24.8.1953) estudià biologia i biofísica a la Universitat de Konstanz. Es doctorà en biofísica el 1988 a la Universitat de Frankfurt amb una tesi titulada ‘Ionentransport über Zellmembranen: elektrische Untersuchung von Membranproteinen in situ und rekonstituiert an künstlichen Lipidmembranen’, supervisada per Ernst Bamberg (*1940). Va fer estades postdoctorals a Yale i a la Rockefeller University. Entre 1992 i 2004 liderà un grup de recerca al Departament de Química Biofísica de l’Institut Max Planck de Biofísica de Frankfurt. És professor de fisiologia vegetal molecular a la Universitat de Würzburg des del 2004.

Canals iònics controlats per la llum

A principi dels anys 1990, Peter Hegemann estudiava la fototàxia de l’alga verda unicel·lular flagelada Chlamydomonas reinhardtii. La fototàxia és la capacitat de l’organisme de moure’s activament cap a zones més ben il·luminades. El fenomen es pot seguir en cultius líquids de l’alga en una placa de Petri. Experiments clàssics ja havien determinat que la fototàxia depèn d’un orgànul superficial de color taronja ric en retinal que actuaria com una taca ocular. Hegemann examinà aquesta taca ocular amb microelectrodes (Harz et al., 1992). Comprovà la formació d’un impuls bioelèctric al cap de mig milisegon d’il·luminar la preparació. Això implicava un mecanisme un ordre de magnitud més ràpid que altres sistemes de fotorecepció. Hegemann hipotetitzà que un sol complex proteic participaria en aquest mecanisme, possiblement un canal iònic activable per la llum, però l’intent d’isolar la proteïna responsable en una forma funcionalment estable no reeixia.

Una alternativa era explorar el genoma de Chlamydomonas, publicat a final dels anys 1990. Entre els milers de gens n’hi havia dos amb similituds amb gens coneguts de fotoreceptors. Hegemann recorregué a Georg Nagel, expert en canals iònics transmembrana. Nagel estudiava els canals iònics en un model ben clàssic, els oòcits de Xenopus. La transfecció dels oòcits amb els gens citats de Chlamydomonas resultà exitosa: els oòcits acabaven expressant les proteïnes en qüestió en la seva membrana. Les proteïnes en qüestió, tal com havia predit Hegemann, eren canals iònics que s’obrien en resposta gairebé immediata a la llum. Com que pertanyien a la família de les rodopsines, les proteïnes van rebre el nom de canalrodopsina-1 (ChR1; Nagel et al., 2002) i canalrodopsina-2 (ChR2; Nagel et al., 2003).

Kateriya et al. (2004) esquematitzaven així la fotorecepció en ‘Chlamydomonas’

L’optogenètica

Hegemann i Nagel havien inaugurat l’optogenètica, és a dir l’estudi de gens que presumiblement codificaven proteïnes sensibles a la llum. A partir dels gens ChR1 i ChR2 havien aconseguit proteïna emprant com a sistema d’expressió els oòcits de Xenopus. La ChR2 fou caracteritzada en aquest model d’expressió com una proteïna que reaccionava d’una forma excepcionalment forta i ràpida a un pols lluminós. La reacció consistia en l’obertura d’un canal transmembrana al cap de 0,2 ms, la qual cosa permetia el pas de cations i la consegüent alteració en el potencial elèctric de membrana.

Hegemann i Nagel provaren també altres sistemes d’expressió: cèl·lules embrionàries de ronyó humà i cèl·lules de ronyó de hàmster. La transfecció d’aquests cultius cel·lulars amb el gen ChR2 els convertia en cèl·lules fotoreceptores, és a dir en cèl·lules que desenvolupaven un senyal elèctric en ésser exposades a la llum. En el 2003 ja suggerien que la proteïna ChR2 podria ésser una eina experimental per a la generació d’impulsos elèctrics en cèl·lules en resposta a la llum.

Un dels científics que prengué al vol aquesta idea fou Karl Deisseroth. Deisseroth havia estudiat medicina atret per la neurocirurgia, però l’estada en una clínica psiquiàtrica li havia fet interessar-se per les neurociències. Així, abans de doctorar-se en psiquiatria, com hem vist, es va doctorar en neurociències. Entre la feina experimental hi havia l’estudi en plaques de petri de talls histològics del cervell, la qual cosa el menà a treballar en un algun mètode per a desencadenar-hi impulsos nerviosos en aquestes preparacions. El grup de recerca de Deisseroth ja s’havia fixat en una sèrie de proteïnes, però el treball de Nagel i Hegemann sobre la ChR2 el decidí a demanar-li accés al gen de la ChR2. Nagel li trameté el gen, i Deisseroth començà a transfectar amb ell cultius de neurones de rata utilitzant un vector lentiviral. Comprovà que les neurones sintetitzaven la proteïna ChR2, i que això les feia sensibles a la llum blava. De fet, les neurones transfectades generaven impulsos nerviosos en resposta a la llum blava, que podien propagar-se a altres neurones (Boyden et al., 2005). Podem dir que en el 2005 naixia l’optogenètica aplicada, és a dir l’ús d’un optogen per a fer cèl·lules sensibles a la llum amb finalitats experimentals.

Deisseroth treballà amb Hegemann i Nagel sobre aquest particular, atraient-los a les neurociències. El laboratori de Deisseroth i d’altres trobaren altres optoproteïnes que podien fer el mateix, per bé que en resposta a diferents longituds d’ona.

El nom d’optogenètica, però, no apareix a la bibliografia fins el 2006. En el 2007 el laboratori de Deisseroth introduí el gen ChR2 en neurones de l’escorça cerebral motora de ratolins vius (Aravanis et al., 2007). Un forat en el crani permetia il·luminar in vivo aquestes neurones, i comprovar com controlaven els moviments dels bigotis dels ratolins. El mateix any, introduïen el gen ChR2 en un tipus de neurona que sospitaven que participava en el procés de despertar-se, i comprovaren en ratolins vius que, efectivament, despertaven quan aquelles neurones eren il·luminades a través del forat cranial (Adamantidis et al., 2007).

Deisseroth et al. (2006) esquematitzaven així el microendoscopi de fluorescència crònic i portàtil que obria l’era de la neuro-optogenètica

En el 2012 els grups de recerca de Deisseroth i de Susuma Tonegawa identificaren amb aquesta metodologia neurones responsables de la formació de la memòria experiencial (Liu et al., 2012).

Lligams:

- Comunicat de premsa del Karolinska Institutet.

- The Photoreceptor Current of the Green Alga Chlamydomonas. Harz, Hartmann ; Nonnengasser, Christina ; Hegemann, Peter. Philos. Trans. R. Soc. Lond. Ser. B: Biol. Sci. 338:39–52 (1992).

- Channelrhodopsin-1: A Light-Gated Proton Channel in Green Algae. Nagel G, Ollig D, Fuhrmann M, Kateriya S, Musti AM, Bamberg E, Hegemann P. Science 296:2395–2398 (2002).

- Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel. Georg Nagel, Tanjef Szellas, Wolfram Huhn, Suneel Kateriya, Nona Adeishvili, Peter Berthold, Doris Ollig, Peter Hegemann, Ernst Bamberg. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 100:13940–13945 (2003).

- Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity. Edward S Boyden, Feng Zhang, Ernst Bamberg, Georg Nagel & Karl Deisseroth. Nature Neuroscience 8: 1263–1268 (2005).

- An optical neural interface: in vivo control of rodent motor cortex with integrated fiberoptic and optogenetic technology. Alexander M Aravanis, Li-Ping Wang, Feng Zhang, Leslie A Meltzer, Murtaza Z Mogri, M Bret Schneider and Karl Deisseroth. J. Neural Eng. 4 S143 (2007).

Petons, classes socials i llet de panerola vivípara (Premis Ig Nobel 2026)

Ciències: Aquest dijous ha tingut lloc a Zuric la cerimònia de lliurament dels trenta-sisens Premis Ig Nobel. Aquests premis tenen una clara tendència cap a la recerca sobre temes banals i escatològics: ens fan riure i després ens fan pensar sobre el rigor metodològic.

Què és un petó? (Brindle et al., Premi Ig Nobel de Biomecànica 2026)

Matilda Brindle, Catherine Talbot i Stuart West han rebut el Premi Ig Nobel de Biomecànica «per cercar una definició més precisa de besar». Brindle et al. (2026) defineixen els petons «com a interaccions no-agonistes que impliquen un contacte oral intraspecífic i dirigit amb un cert moviment de llavis o parts de la boca, i sense transferència d’aliment». Formigues, aus, óssos polars i humans són exemples d'animals besadors.

En el llur article, publicat el mes de gener a la revista Evolution and Human Behavior, Brindle et al. proven de reconstruir l'evolució dels petons mitjançant l'etologia comparada. Al capdavall besar un congènere és quelcom habitual en el regne animal, i cal una perspectiva ben enllà de l'antropocentrisme. Amb la definició que hem esmentat fan un recorregut zoològic pels primats del Vell Món. Com que hi ha petons entre tots els grans simis actuals, dedueixen que és un caràcter heretat de l'ancestre comú, que va viure fa uns 20 milions d'anys. Alhora, relacionen els petons amb trets com l'aparellament amb múltiples mascles, una dieta no-folívora o la premasticació. En tot cas, fan una crida als investigadors en comportament animal a incloure el petó boca-a-boca en els etogrames existents.

Ahir assistien a la cerimònia de Zuric, Brindle, Talbot i West.

Comportament poc ètic de les classes socials superiors (Piff et al., Premi Ig Nobel d’Economia 2026)

No aturar-se en un pas de vianants és un exemple de comportament poc ètic per Piff et al. (2012).

Paul Piff, Daniel Stancato, Stéphane Côté, Rodolfo Mendoza-Denton, i Dacher Keltner han rebut el Premi Ig Nobel d’Economia «per aplegar proves que la gent de classe alta té una major tendència a prendre caramels a la canalla, i a entrar en altres menes de comportament poc ètic».

En un article publicat a la revista PNAS el febrer del 2012, Piff et al. exposaven els resultat del set estudis ‘amb mètodes experimentals i naturalistes’ que indicaven que els individus de classe alta es comporten de forma menys ètica que els individus de classe baixa. En els estudis 1 i 2, els individus de classe alta cometien més infraccions de trànsit. En l’estudi 3 prenien més decisions poc ètiques; en l’estudi 4 prenien béns aliens (caramels d’una gerra destinada a infants); en l’estudi 5 mentien en negociacions; en l’estudi 6 feien trampa per guanyar un premi; i en l’estudi 7 cometien faltes ètica en la feina. Seria una attitud més favorable a l’avarícia la que explicaria les diferències.

Piff recollí ahir el premi a Zuric.

La proteïna de llet de la panerola Diploptera punctata (Banerjee et al., Premi Ig Nobel de Química 2026)

Microfotografia de Banerjee et al. (2016) que ens mostra cristalls de llet en l’interior del budell mitjà d’un embrió de la panerola ‘Diploptera punctata’

Sanchari Banerjee, Nathan Coussens, François-Xavier Gallat, Nitish Sathyanarayanan, Jandhyam Srikanth, Koichiro Yagi, James Gray, Stephen Tobe, Barbara Stay, Leonard Chavas, i Subramanian Ramaswam han rebut el Premi Ig Nobel de Química «per descobrir que les proteïnes de la llet de paneroles vivípares emmagatzemen tres vegades més energia que les proteïnes de la llet de vaca».

Ara fa deu anys, la biòloga estructural Sanchari Banerjee i els seus col·legues publicaven l’estructura a resolució atòmica d’un cristall proteic crescut in vivo, unit a lípid, glicosilat i heterogeni procedent de la panerola vivípara Diploptera punctata. En biologia estructural és molt més habitual treballar amb proteïna purificada i cristal·litzada in vitro. Banerjee et al., amb tècniques de micro-cristal·lografia treballaven amb proteïnes de llet encara en l’interior del tub digestiu d’un embrió de Diploptera punctata. El cristall resultant era heterogeni, format per proteïnes glicosilades que, a través d’un plegament de lipocalina, acumulen greixos. El contingut energètic d’aquest cristall és tres vegades superior al de la llet bovina. Això permet als embrions tindre un accés constant a una aportació completa de nutrients: proteïna de bona qualitat, hidrats de carboni i àcids grassos.

Leo Chavis, Subramanian Ramaswamy, i Nathan P. Coussens recollien ahir el guardó a Zuric

Com mocar-se (Tokuji Unno, Premi Ig Nobel de Medicina 2026)

El difunt Tokuji Unno ha rebut el Premi Ig Nobel de Medicina per l’estudi publicat amb el títol ‘Com mocar-se el nas – un estudi aerodinàmic de mocar-se el nas’.

El títol en japonès de l’article era 鼻のかみ方. Aparegué el gener del 1977 al Nippon Jibiinkoka Gakkai Kaiho, amb Tokuji Unno (海野徳二) i Hiroshi Yajima (矢島裕) com autors. Els autors remarcaven la importància de mocar-se en la higiene nasal, i assenyalaven les diferències en la form de mocar-se d’europeus i japonesos. Amb dos pneumotacòmetres mesuraren la velocitat expiratòria, el volum i el temps en mocar-se cada nariu. Amb un catèter introduït al canal auditiu comprovaren els canvis de pressió en aquesta zona quan hom es moca. Concloïen que mocar-se de forma profunda i perllongada és una bona manera de previndre malalties respiratòries.

Ahir recollia el premi un col·lega d’Unno, Miki Takahara.

Trepitjar una serp verinosa (Alves-Nunes et al., Premi Ig Nobel de Biologia 2026)

Alves-Nunes et al. (2024) estudiaren el comportament de ‘Bothrops jararaca’. Aquesta serp tendeix a mossegar quan és trepitjada o assetjada. Les serps juvenils tendeixen a mossegar més que els adults, i si són ben camuflades costa de veure-les. Les zones de major risc són terres recentment llaurades de les vores de plantacions.

João Miguel Alves-Nunes, Adriano Fellone, Selma Maria Almeida-Santos, Carlos Roberto de Medeiros, Ivan Sazima, i Otavio Augusto Vuolo Marques han rebut el Premi Ig Nobel de Biologia «per trepitjar gentilment diverses parts de diverses serps verinoses repetidament, a diverses temperatures i a diverses hores del dia per provar d’entendre què indueix i què no a una serp verinosa a mossegar un ésser humà».

El premi fa referència a un article publicat el maig del 2024 a Scientific Reports, i que fou retirat el febrer del 2025 per raons ètiques, ja que el Comitè d’Ètica Animal de l’Institut Butantan no havia estès l’aprovació a trepitjar serps Bothrops jararaca nou-nates. L’estudi volia analitzar el comportament defensiu d’aquesta espècie brasilera. La majoria de les 116 serps estudiades havien nascut en captivitat. Els experiments es feren en un terrari entre l’octubre i el novembre del 2021.

Alves-Nunes recollia ahir el guardó.

Urinari sense esquitxos (Hurd et al., Premi Ig Nobel de Física 2026)

Randy Hurd, Zhao Pan, Tadd Truscott, i Kaveeshan Thurairajah han rebut el Premi Ig Nobel de Física «per intents teòrics i experimentals de dissenyar un urinari sense esquitxos».

En un article publicat a PNAS Nexus l’abril del 2025, Thurairajah et al. investigaven el disseny d’orinal sense esquitxos mitjançant la física i les equacions diferencials, amb la vista posada amb la sostenibilitat i l’accessibilitat globals. En impactar l’orina amb la superfície de l’urinari, es formen gotes que acaben tornant a l’usuari o caient al terra. La clau és que l’angle d’incidència no superi els 30 graus. Les equacions diferencials del problema de la corba isogonal els ajudaren a dissenyar urinaris sense esquitxos, que validaren després experimentalment. Introduir aquests urinaris, ens diuen, tindrà un impacte considerable en la conservació de recursos humans, estalvi de costos i productes de neteja i ús d’aigua.

Randy Hurd, Zhao Pan, Tadd Truscott i Kaveeshan Thurairajah recolliren ahir el guardó.

Imprimir amb probòscides de mosquit (Puma et al., Premi Ig Nobel de Tecnologia 2026)

Justin Puma, Zhen Yang, Evan Johnston, Zixin Zhang, Xiaoyi Lan, Lingzhi Zhang, Hongyu Hou, Zixin He, Ali Afify, Megan Creighton, Jianyu Li, i Changhong Cao han rebut el Premi Ig Nobel de Tecnologia «per l’ús pioner de probòscides de mosquit com a broquets per a impressores 3D d’alta resolució, en un procés denominat ‘necroimpressió’.».

Aquesta necroimpressió 3D era presentada en un article a Science Advances el novembre passat. Puma et al. aprofitaven material biòtic com a broquet per a una impressora 3D. Ho feien amb una tècnica de fabricació biohíbrida que aprofita probòscides de mosquits femella mortes. La probòscide del mosquit té una geometria, estructura i mecànica que li permet imprimir amples de línia de tan sols 20 μm. La punta de la probòscide pot resistir pressions internes de fins a 60 kPa. Els autors l’han provada en la impressió de diverses estructures i biobastides.

Changhong Cao recollia ahir el premi.

La flaire dels fills (Croy et al., Premi Ig Nobel d’Olfacte 2026)

Aquesta fotografia de Catherina Bott capta la feina de la psicològica clínica Ilona Croy sobre la percepció de l’olor corporal

Ilona Croy, Tomasz Frackowiak, Thomas Hummel, i Agnieszka Sorokowska han rebut el Premi Ig Nobel d’Olfacte «per recopilar proves que els bebès fan molt bona olor per als pares, però els adolescents no.».

La recerca es publicà a la revista Chemosensory Perception el juny del 2017. Croy et al. demanaren a 235 progenitors que avaluessin l’olor personal dels llurs 367 infants. Trobaren una relació inversa entre l’edat del fill i que l’olor personal fos plaent als pares. Ni el sexe dels fills ni el sexe dels pares contribuïen a aquest efecte. Croy et al. creuen que hi ha una modulació olfactòria de les relacions pare-fill. La bona olor dels bebès contribueix a la formació d’un vincle i cura parentals. Passada la pubertat dels fills, aquesta percepció ja no seria necessària.

Agnieszka Sorokowska i Ilona Croy recolliren ahir el guardó.

L’enemic de l’enemic (Krems et al., Premi Ig Nobel de la Pau 2026)

Jaimie Arona Krems, Rebecka Hahnel-Peeters, Laureon Merrie, Keelah Williams, i Daniel Sznycer han rebut el Premi Ig Nobel de la Pau «per documentar que valorem els amics que són dolents per a la gent que ens desagrada».

Krems et al. publicaren aquesta recerca el març del 2023 a la revista Evolution and Human Behavior. L’article volia explicar que de vegades volem amics dolents, i que aquesta preferència depèn de com els amics es relacionen envers altres. Un amic dolent s’aparta del model clàssic d’amic: no és pro-social, ni amable, ni confiable. Les amistats diàdiques, recorden Krems et al., tenen lloc en una xarxa social més àmplia, en la qual els nostres amics interactuen recurrentment amb altres persones. Aquestes interaccions poden tindre efectes positius o negatius per a nosaltres. Krems et al. presentaven en l’article sis estudis amb 1183 subjectes. Els estudis indicaven que volem persones amables i confiables com a millors amics. Alhora, però, volem que el nostre amic sigui més prosocial amb nosaltres que no amb terceres persones, i de vegades volem que sigui dolent amb els nostres enemics.

Jaimie Arona Krems, Keelah Williams i Daniel Sznycer recollien ahir el premi.

Roba interior soterrada com a testimoni de la salut del sòl (Bender et al., Premi Ig Nobel d'Edafologia 2026)

Franz Bender, Marcel van der Heijden, Atlant Bieri, i Pia Viviani han rebut el Premi Ig Nobel de Ciència del Sòl «per soterrar 1000 parells idèntics de calçotets en més de 25 països, i després desenterrar-los al cap de dos mesos».

Bender & Van der Heijden explicaren en una lletra a Science del febrer del 2025 aquest projecte de ciència ciutadana que vol avaluar la salut del sòl amb roba interior. A Suïssa, ciutadans soterraven peces de roba interior en els seus jardins, camps o gespes. Al cap de dos mesos els desenterraven. Si un calçotet de cotó orgànic havia desaparegut gairebé completament era el signe de l’activitat de cucs, insectes i bacteris, i bon testimoni de la salut del sòl. L’ús de roba amb esquelets elàstics facilita la recuperació. Val a dir que la roba interior la fornien els científic: un total de 1000 calçotets. Els participants havien de registrar les pràctiques de gestió del sòl que aplicaven i recollir mostres (se’n recolliren 900 mostres). La correlació entre els indicadors del sòl i la degradació de la roba de cotó mostra que aquest és un bon indicador. El projecte s’ha estès a més de 25 països, gràcies a la implicació de pagesos, hortolans i jardiners.

Franz Bender, Marcel van der Heijden, Atlant Bieri i Pia Viviani recollien ahir el guardó.

Lligams:

- Llista de guanyadors de Premis Ig Nobel.

- A comparative approach to the evolution of kissing. Matilda Brindle, Catherine F. Talbot, Stuart West. Evolution and Human Behavior 47, 106788 (2026).

- Higher social class predicts increased unethical behavior. Paul K. Piff, Daniel M. Stancato, Stéphane Côté, Rodolfo Mendoza-Denton, and Dacher Keltner. Proceedings of the National Academy of Sciences 109: 4086-4091 (2026).

- Structure of a Heterogeneous, Glycosylated, Lipid-Bound, in Vivo-Grown Protein Crystal at Atomic Resolution from the Viviparous Cockroach Diploptera punctata. Sanchari Banerjee, Nathan P. Coussens, François-Xavier Gallat, Nitish Sathyanarayanan, Jandhyam Srikanth, Koichiro J. Yagi, James S.S. Gray, Stephen S. Tobe, Barbara Stay, Leonard M. G. Chavas, and Subramanian Ramaswamy. IUCrJ 3: 282-293 (2016).

- 鼻のかみ方 揖鼻の気体動力学的研究. 海野徳二, 矢島裕). 日本耳鼻咽喉科学会会報 80: 11-17 (1977)

- RETRACTED ARTICLE: Study of defensive behavior of a venomous snake as a new approach to understand snakebite. João Miguel Alves-Nunes, Adriano Fellone, Selma Maria Almeida-Santos, Carlos Roberto de Medeiros, Ivan Sazima & Otavio Augusto Vuolo Marques. Scientific Reports 14: 10230 (2024).

- Splash-free urinals for global sustainability and accessibility: Design through physics and differential equations. Kaveeshan Thurairajah , Xianyu (Mabel) Song , J D Zhu , Mia Shi , Ethan A Barlow , Randy C Hurd , Zhao Pan. PNAS Nexus 4: pgaf087 (2025).

- 3D necroprinting: Leveraging biotic material as the nozzle for 3D printing. Justin Puma, Zhen Yang, Evan Johnston, Zixin Zhang, Xiaoyi Lan, Lingzhi Zhang, Hongyu Hou, Zixin He, Ali Afify, Megan A. Creighton, Jianyu Li, i Changhong Cao. Science Advances 11 (2025).

- Babies Smell Wonderful to Their Parents, Teenagers Do Not: an Exploratory Questionnaire Study on Children’s Age and Personal Odor Ratings in a Polish Sample. Ilona Croy, Tomasz Frackowiak, Thomas Hummel, and Agnieszka Sorokowska. Chemosensory Perception 10: 81-87 (2017).

- Sometimes we want vicious friends: People have nuanced preferences for how they want their friends to behave toward them versus others. Jaimie Arona Krems, Rebecka K. Hahnel-Peeters, Laureon A. Merrie, Keelah E.G. Williams, and Daniel Sznycer. Evolution and Human Behavior, 44: 88-98 (2023).

- Assessing soil health with underpants. S. Franz Bender, Marcel G. A. Van der Hejden. Science (2025).

El desenvolupament preclínic d’una teràpia amb ARN de transferència contra la fibrosi cística

Biomedicina: Ahir es publicava a la revista Science un article en el que Chen et al. mostraven en models preclínics l’administració no-viral d’ARN de transferència modificat químicament capaç de rescatar mutacions sense sentit responsables de la fibrosi cística. Les mutacions sense sentit consisteixen en la introducció d’un codó (=triplet) de terminació prematura (PTC) en l’ARN missatger d’un gen: això impedeix la producció de la proteïna completa. Vora l’11% te les malalties genètiques humanes es deuen a una mutació sense sentit. Què s’hi pot fer? L’edició gènica seria una alternativa, però presenta problemes quant a l’administració, la immunogenicitat, efectes laterals, eficàcia o toxicitat. Els ARNs de transferència supressors no passa per aquesta via. Un ARN de transferència es caracteritza per un anticodó. Els ARN de transferència amb anticodons stop no transfereixen aminoàcid i així tallen la cadena polipeptídica naixent. Un ARN de transferència modificat podria llegir per damunt d’un PTC: la síntesi de proteïna seria restaurada sense alterar el genoma. És, doncs, una teràpia reversible, que actua a nivell transcripcional, amb una activitat focalitzada i aplicable a diferents malalties genètiques que comparteixin el mateix PTC. Ara bé, cal garantir que sigui una teràpia eficaç, que no activi el sistema immunitari, que tingui una certa persistència funcional i que arribi als teixits diana. Es tracta, al capdavall, d’una modificació d’ARN, i cal considerar el seu impacte en termes d’estabilitat, traducció, immunogenicitat i capacitat terapèutica. Ja en condicions fisiològiques, els ARNt madurs endògens passen per tot un procés de plegament, estabilització, aminoacilació i interacció amb la maquinària traduccional del ribosoma. D’altra banda, cal disposar d’un vehicle adient que transporti l’ARNt supressor als teixits rellevants. Chen et al. opten per una gran nanopartícula lipídica. L’apliquen en models preclínics de fibrosi cística, amb la mirada posada en la restauració de la funció del regulador de la conductància transmembrana CFTR. Especialment rellevant és la incorporació de la N1-metiladenosina (m1A) en la posició 57 o 58 d’un sup-tRNA d’arginina: això millora la supressió de PTCs, l’aminoacilació, la persistència funcional, la tolerància immune innata. També ho és la identificació de TTP-3 com a nanopartícula lipídica. En un model de ratolí l’administració intratraqueal de TTP-3 fa arribar els sup-tRNAs a l’epiteli de les vies aèries. En un model d’organoides intestinals de ratolí CFTR R553X, la teràpia millora l’inflament dependent de CFTR. Chen et al. confien en el futur de la medicina basada en ARN de transferència.

Chen et al. han investigat una teràpia contra la mutació més freqüent en els casos de fibrosi cística. Aquesta és una mutació ‘sense sentit’ en tant que introdueix un codó de terminació prematura en l’ARN missatger del gen corresponent. La teràpia en qüestió és fonamenta en un ARN de transferència supressor, l’anticodó del qual permet llegir més enllà del codó de stop. Nanopartícules lipídiques no-virals permetrien l’arribada de l’ARNt al pulmó, on promourien la síntesi de la proteïna CFTR.

Lligams:

- Nonviral delivery of chemically modified tRNA rescues nonsense mutations in cystic fibrosis. Jingan Chen, Muye Zhou, Songtao Dong, Fanglin Gong, Rasangi Tennakoon, Breanna Y. Seto, Ziyan Rachel Chen, Zhichang Peter Zhou, Jingyi Pan, Yue Xu, Sijin Luozhong, Colette Maya Macarios, Santiago Tijaro-Bulla, Tanja Gonska, Jim Hu, Haissi Cui, Bowen Li. Science 393: 6814 (2026).

El cicle del carboni i el clima de la Terra (Pep Canadell, Premi Ramon Margalef, 2026)

Ecologia: Avui el Govern de la Generalitat ha anunciat la concessió del Premi Ramon Margalef d’Ecologia a Pep Canadell «per la seva contribució en l’estudi del canvi climàtic».

Bona part de la recerca de Canadell gira a l'entorn del rol dels ecosistemes forestals en el cicle del carboni

Pep Canadell

Pep Canadell (*Sabadell, 1961) es va llicenciar en Biologia a la Universitat Autònoma de Barcelona (1984), on completà un màster en ecologia (1989). Realitzà una estada a la San Diego State University com a professor adjunt (1991-1992), i més tard fou investigador a la University of California, Berkeley (1993-1994). Els treballs realitzats en aquests períodes fonamentaren la seva tesi doctoral en ecologia del foc, defensada reeixidament a la UAB (1995). Després marxà a la Stanford University on fou investigador sobre canvi global i ecosistemes terrestres del International Geosphere-Biosphere Program (1995-1998).

Des de principi de segle, Canadell ha participat en el Panel Intergovernamental de Nacions Unides sobre Canvi Climàtic (IPCC). També ha participat en les estimacions que realitza l’Organització Meteorològica Mundial.

Des de fa més d’un quart de segle és investigador al CSIRO d’Austràlia, en la secció d’Environment. És l’investigador en cap del Climate Systems Hub del National Environmental Science Program i el director executiu del Global Carbon Project. També és membre del World Climate Research Program.

La ciència del canvi climàtic

Una línia de recerca fonamental és l’elaboració d’estimacions globals sobre l’estat actual i les tendències dels principals gasos amb efecte hivernacle. Canadell ha treballat en projectes col·laboratius i interdisciplinaris en aquest sentit a escala nacional, continental (Kondo et al., 2025) i global. Relacionat amb aquesta feina hi ha l’estimació sobre la magnitud i vulnerabilitat dels diferents embornals i reservoris del cicle del carboni a la Terra (Friedlingstein et al., 2025), incloent-hi retroalimentacions entre el carboni i el clima.

Aquest coneixement és essencial per identificar la ruta cap a un estat d’emissió neta zero de gasos d’efecte hivernacle. Canadell en aquesta ruta ha treballat sobre el rol dels ecosistemes terrestres com a embornal de CO₂ i en el concepte d’emissions negatives (és a dir d’absorció neta de CO₂ i d’altres gasos d’efecte hivernacle.

Canadell ha fet també recerca sobre el rol dels incendis forestals en el col·lapse d’ecosistemes. Aquest és un exemple d’impacte abrupte parcialment atribuïble al canvi climàtic.

La perspectiva de Canadell és veure el cicle del carboni com una part integral dels cicles biogeoquímics, els quals operen a escala regional i global. La comprensió d’aquests cicles és la base des de la qual dissenyar polítiques i accions per a mitigar el canvi climàtic, a escala estatal, nacional (Loughran et al., 2025) i internacional.

Més enllà de l’activitat investigadora, Canadell s’ha implicat en el suport a la descarbonització. Això també l’ha dut a activitats de comunicació científica i de periodisme basat en l’evidència.

Lligams:

- El Govern distingeix el científic Josep Canadell per la seva contribució en l'estudi del canvi climàtic, al web Govern.cat.

- Premi Ramon Margalef d'Ecologia

Dos antibiòtics de la soca 1G de ‘Paenibacillus polymyxa’

Microbiologia: El projecte de ciència ciutadana ‘Swab and Send’ recull des del 2020 hisop collits pels seus participants i que són tramesos després a la Liverpool School of Tropical Medicine. Un exemple de la recerca que fan la podem trobar en un article publicat aquesta setmana a la revista Antibiotics, amb Amy McLeman com a primera autora. McLeman et al. isolaren a partir d’un hisop de Swab and Clean una soca bacteriana que identificaren dins de l’espècie Paenibacillus polymyxa. Aquesta espècie produeix les substàncies antimicrobianes polimixina E (=colistina) i polimixina B, d’importància clínica en el tractament d’infeccions per patògens gram-negatius multiresistents. McLeman et al. feren assaigs en placa d’agar i de cultiu líquid per veure si la soca P. polymyxa 1G presentava activitat contra Escherichia coli i contra soques resistents. Alhora feren una seqüència del genoma de 1G, i una anàlisi per espectrometria de masses del sobrenedant del seu cultiu. La soca P. polymyxa 1G era activa contra E. coli en agar i en cultiu líquid. Ara bé, no ho era pas amb soques d’E. coli que contenen els gens mcr1 i mcr4, que confereixen protecció contra la colistina. Dedueixen la producció d’una polimixina A, identifiquen un clúster de gens relacionat i troben indicis moleculars de polimixina A1 i A2.

McLeman et al. identifiquen pics corresponents a la polimixina A1 (1157 m/z) i a la polimixina A2 (1143 m/z) en el sobrenedant de cultius de ‘P. polymyxa’ 1G. Malauradament, no són capaces d’actuar contra soques enterobacterianes resistents a la colistina.

Swab and Send i la necessitat de trobar nous antibiòtics

La resistència a agents antimicrobians és una de les grans amenaces a la salut humana, i hom estima que en el 2050 hi haurà 8,22 milions de morts anuals per aquesta causa. Cal trobar nous antibiòtics, especialment contra bacteris gramnegatius. El medi natural és el reservori de bacteris i fongs encara no descrits que podrien produir nous antibiòtics.

Fou així com en el 1947, Y. Koyama va poder descriure la polimixina E (= colistina), antibiòtic produït pel bacteri grampositiu Paenibacillus polymyxa (=Bacillus polymyxa). Aquesta espècie també produeix fusaricidina i altres polimixines. En el mateix 1947, Benedict i Langlykke identificaren una polimixina en sobrenedant de cultiu de P. polymyxa. Hom ha descrit cinc clústers de gens responsables de la biosíntesi de polimixines.

L’ús de la colistina decaigué a partir dels anys 1980, en valorar-se que era excessivament tòxica. En efecte, les polimixines presenten sovint toxicitat renal o neural, i generen respostes al·lèrgiques.

En l’actualitat les polimixines (polimixina B, colistina) s’utilitzen per tractar infeccions de bacteris gramnegatius resistents a carbapenems enteses com a ‘darrera línia de defensa’. Urgeix trobar polimixines amb un perfil menys tòxic.

A partir dels anys 1950, les polimixines han estat emprades en agricultura contra bacteris patògens de cultius. Això ha promogut l’aparició de resistències. Un element genètic d’aquesta resistència són els gens mcr, gens presents en plàsmids i que es difonen per transferència horitzontal.

Investigar noves variants de polimixines pot ajudar a diversificar l’arsenal d’agents antimicrobians contra Enterobacterales.

P. polymyxa 1G

La soca P. polymyxa 1G fou isolada de l’hisop d’un dipòsit de carbó pres el 2019 en el marc del projecte Swab and Send. L’isolat generava una zona d’inhibició en placa d’agar de la soca E. coli NCTC86. L’assaig CFS indicava una reducció del creixement del 99%.

La seqüenciació del gen ARNr 16S indicava que la soca pertanyia a l’espècie Paenibacillus polymyxa. La seqüenciació genòmica ulterior en plataforma Illumina-Oxford Nanopore generà un cromosoma complet i tancat de 6.088.001 pb.

L’isolat fou cultivat en medi M9 amb glucosa com a font de carboni durant 2 setmanes. L’anàlisi per espectrometria de masses del sobrenedant indicà la presència de dos compostos semblants a la colistina. Aquests dos compostos serien polimixina A1 i polimixina A2.

L’anàlisi bioinformàtica del genoma indicava un clúster gènic responsable de la biosíntesi d’aquestes polimixines. Aquest clúster és format pels gens pmxA, pmxB i pmxE, i per dos gens de transportadors de tipus ABC. Els tres gens pmx codifiquen regions diferents de la polimixina.

P. polymyxa 1G contra vuit isolats resistents a la colistina

McLeman assajaren el sobrenedant (CFS) de P. polymyxa G1 contra vuit isolats d’E. coli resistents. El sobrenedant no era efectiu contra les soques resistents amb gens mcr. Tampoc no era amb una soca resistent sense aquests gens.

El valor de la biodiversitat

Les polimixines A1 i A2 de la soca 1G són semblants a altres polimixines A prèviament isolades. Disposar d’un bon nombre de variants és interessant ja que algunes d’elles podrien presentar un perfil nefrotòxic menys desfavorable. Certament, però, les polimixines de la soca 1G no poden fer front a bacteris que tinguin gens mcr, o altres gens de resistència.

Lligams:

- Antimicrobial Activity of a Polymyxin A-like Compound and Characterisation of the Cognate Biosynthetic Gene Cluster Within the Genome of the Producing Paenibacillus polymyxa. Amy McLeman, Alexander D. H. Kingdon, Robin Hoeven, George Taylor, Ellie Allman, Issra Bulgasim, Claudia McKeown, Richard N. Goodman, Sabrina Moyo, Adam P. Roberts. Antibiotics (2026)

Organoides cerebrals humans de cinc anys d’edat

El laboratori de Paola Arlotta fa recerca sobre desenvolupament del neocòrtex cerebral humà, amb un enfocament d’enginyeria de teixits. Un exemple d’això és el seu treball sobre organoides cerebrals: aquests sistemes in vitro poden constituir un model sobre el desenvolupament del cervell humà, tal com expliquen en un article publicat a Nature aquesta setmana, amb Irene Faravelli com a primera autora. El desenvolupament i maduració del cervell humà segueix un període de gairebé vint anys, amb tot una sèrie de processos específics que difícilment es poden seguir en models animals. Faravelli et al. han mantingut en cultiu alguns organoides cerebrals humans durant cinc anys en el decurs dels quals, amb condicions òptimes de creixement, han assolit una considerable extensió de la viabilitat de neurones excitatòries. Faravelli et al. han seguit l’evolució transcriptòmica dels diferents tipus cel·lulars. És remarcable que els perfils de metilació genòmica es corresponguin a l’edat del propi organoide. Quan generen organoides quimèrics amb progenitors neurals de diferents edats, els progenitors vells es diferencien en neurones ràpidament, com si guardessin una memòria del temps que ja havien passat in vitro. Faravelli et al. confien que els seus organoides podran persistir en bones condicions de cultiu durant molts anys.

Faravelli et al. han seguit la maduració progressiva al llarg de cinc anys de cultius d’organoides d’escorça cerebral humana

Els organoides com a model

El desenvolupament del cervell humà, com el de qualsevol altre òrgan, és orquestrat per programes transcripcionals definits per ones d’expressió gènica regulades en l’espai i en el temps. Aquests patrons d’expressió gènica són el fruit de canvis dinàmics ben coordinats en l’activitat d’elements reguladors i en la remodelació epigenòmica. En el cervell això es tradueix en l’aparició a temps oportú de diferents tipus cel·lulars neurals, que maduren progressivament.

Una diferència remarcable del cervell humà en comparació amb altres espècies de mamífers és la lentitud de desenvolupament i maduració. Les neurones de l’escorça cerebral requereixen anys per arribar a la plena maduració.

Aquest ritme lent de maduració s’observa també en tots els tipus cel·lulars derivats de cèl·lules mare pluripotencials humans (hPS). Hi ha barreres epigenètiques que forcen la lentitud de la maduració neuronal humana. També hi contribuiria la taxa del metabolisme mitocondrial.

A mig camí de l’òrgan in vivo i dels cultius cel·lulars, els organoides podrien ser un bon model per entendre la base molecular d’aquest procés. És una recerca pacient, val a dir, i en aquest article Faravelli et al. aporten informació epigenètica, estructural i funcional sobre organoides corticals humans de més de cinc anys d’existència. Segueixen el transcriptoma de cèl·lules individuals, i constaten que progenitors procedents d’organoides vells mostren una memòria del desenvolupament previ.

L’envelliment dels organoides en cultiu in vitro

Els organoides cerebrals humans segueixen el ritme lent i neotènic del cervell humà endogen pel que fa al desenvolupament i maduració. En la majoria d’estudis això no s’arriba a copsar, ja que no se’ls segueix més que durant uns mesos. Faravelli et al. desenvoluparen un protocol de cultiu a llarg termini, i alguns dels seus organoides ja han arribat als 5 anys d’edat.

Faravelli et al. han estudiat ara uns 34 organoides, amb edats de 6 mesos, 9 mesos, 1 any, 18 mesos, 2 anys, 3 anys, 4 anys i 5 anys, mitjançant una anàlisi de seqüència d’ARN d’una sola cèl·lular (scRNA-seq). Prèviament, disposen de dades d’uns 76 organoides de 15 dies a 6 mesos d’edat. La base de dades completa és, doncs, de 110 organoides, dels quals hi ha anàlisis de scRNA-seq de 424.720 cèl·lules.

Existeixen dades transcriptòmiques d’escorça cerebral humana endògena. Faravelli comparen els organoides amb aquestes dades:
- els organoides de 15 dies a 2 mesos són comparats amb cervells fetals humans del primer trimestre de gestació.
- els organoides de 3 a 6 mesos, a cervells fetals del segon trimestre.
- els organoides de 9 mesos a 5 anys, es corresponen a edats prenatals i postnatals.

La correspondència cronològica entre el desenvolupament in vivo i in vitro és remarcable. Els organoides de més de 12 mesos de cultiu presenten un transcriptoma anàleg al del cervell post-natal.

La metilació d’ADN, particularment en llocs CpG associats a l’edat, constitueix un rellotge epigenòmic de l’edat biològica. Si el metiloma és dinàmic en el primer desenvolupament, tendeix després a uns nivells alts i estables en la vida post-natal. Faravelli et al. han fet seqüenciació genòmica amb bisulfit (WGBS) d’organoides d’edats situades entre 3 mesos i 5 anys: el patró de metilació s’assembla al constatat in vivo.

En els organoides també es constata l’existència de regions de metilació diferenciada segons el tipus cel·lular (cdDMRs). Faravelli et al. identifiquen 213 DMRs correlacionades amb l’edat en els seus organoides. Observen també una metilació CpA progressiva en 1383 posicions.

Els rellotges epigenètiques Horvath (per a tots els teixits) i els específics de cervell fetal humà o per a escorça cerebral humana, prediuen unes edats de metilació d’ADN que correlacionen força amb el temps de cultiu de l’organoide.

La composició cel·lular dels organoides

Faravelli et al. han comprovat per scRNA-seq que en els seus organoides corticals hi ha presència dels diferents tipus cel·lulars esperables.

Els astròcits i els progenitors glials són ben presents en els organoides corticals de 5 anys de cultiu. Transcriptòmicament s’assemblen força als dels teixits vius. Els organoides d’aquesta edat presenten trets de maduració glial i mielinització.

Pel que fa a les neurones, les condicions de cultiu CDM4 comporten que en els organoides hi hagi un declivi progressiu de les poblacions neuronals. Tot i amb tot, en els organoides de 5 anys romanen els marcadors de neurones inhibidores i excitadores. Per immunohistoquímica, Faravelli et al. detecten el marcador NeuN i el marcador SATB2 en organoides de 5,8 anys de cultiu.

Quan els organoides són cultivats en medi BrainPhys suplementat amb GlutaMax, al cap de 9 mesos Faravelli et al. detecten un augment de neurones de projecció cal·losal. Això implica un augment del nombre de neurones actives. L’observació per microscòpia electrònica indica un augment de la densitat sinàptica. La microscòpia de fluorescència indica també un augment de la complexitat neuronal en termes d’arborització morfològica (longitud de neurites, nombre de braques terminals). Tot plegat condueix a definir unes condicions de cultiu permissible amb l’activitat neuronal que seria òptim per aprofitar els organoides com a model del funcionament cortical. Efectivament, organoides cultivats en aquestes condicions durant 2 anys retenen l’activitat neuronal, i a més ho fan amb un perfil diferent del dels organoides més joves.

La retenció del temps de desenvolupament

Molts models d’embrió (ratolí, pollastre) assenyalen que els diferents llinatges cel·lulars acumulen amb el temps una major restricció del seu potencial de diferenciació. Faravelli et al. mostren que això també passa en els seus organoides.

Faravelli et al. han generat organoides quimèrics que integren progenitors de diferents edats. Aquests organoides tenen com a base un sistema quimeroide ex vivo de ratolí. Els quimeroides humans de Faravelli et al. són el resultat de la barreja de cèl·lules velles (procedents d’organoides de 9-12 mesos d’edat) o cèl·lules noves. Els quimeroides monocrònics vells presenten un perfil semblant als organoides de 9 mesos: els progenitors acaben per generar astroglia, com si retinguessin l’edat de l’organoide d’on procedien. En els quimeroides heterocrònics, cada progenitor respon d’acord amb l’edat de l’organoide de partida, però hi ha senyals que indiquen que els progenitors joves rejoveneixen un xic el programa dels progenitors vells.

Faravelli et al. ens mostren l’existència d’un rellotge intern al si de cada cèl·lula d’organoide que influeix en els seus patrons d’expressió gènica.

Lligams:

- Human brain organoids record the passage of time over multiple years. Irene Faravelli, Noelia Antón-Bolaños, Anqi Wei, Tyler Faits, Abhishek Sampath Kumar, Sophia Andreadis, Rahel Kastli, Marta Montero Crespo, Mara Steiger, Daniel Leible, Elizabeth Zhang, Bobae An, Yaron Meirovitch, Sayara Silwal, Sung Min Yang, Alexander Kovacsovics, Xian Adiconis, Helene Kretzmer, Joshua Z. Levin, Edward S. Boyden, Jeff Lichtman, Aviv Regev, Alexander Meissner & Paola Arlotta. Nature (2026).

Bacteriòfags com a moduladors de la susceptibilitat a antibiòtics

Microbiologia: En els anys 1920 hi hagué una recerca activa sobre l’ús de virus que infecten bacteris (virus bacteriòfags) per al tractament d’infeccions bacterianes. En l’era dels antibiòtics aquest interès davallà. L’augment de la resistència a agents antimicrobians ha alterat recentment aquest panorama. El bacteri Staphylococcus aureus resistent a la meticil·lina (MRSA) és un exemple de microorganisme patogen que mostra una extensa resistència a antibiòtics. El grup de recerca de Dezső Péter Virok ha investigat com l’exposició a bacteriòfags afecta el genoma, proteoma i susceptibilitat a antibiòtic d’un isolat clínic de MRSA. Ho expliquen en un article publicat ahir a la revista Antibiotics amb Otília Vágó com a primera autora. L’isolat MRSA era exposat al còctel de bacteriòfags PYOFAG. Vágó et al. comparaven petites colònies variants dels bacteris supervivents amb la soca mare amb tests fenotípics, seqüenciació genòmica, proteòmica comparada i microscòpia electrònica de transmissió. L’exposició als fags induïa canvis profunds en el creixement i la morfologia colonial i augmentava la susceptibilitat a antibiòtics (especialment, beta-lactàmics i aminoglucòsids). Genòmicament apareixien mutacions múltiples, la pèrdua de dues regions genòmiques, i canvis en el gen tarS. Proteòmicament hi havia canvis en vies metabòliques, de resposta a estrès i d’embolcall cel·lular. Les electromicrografies indicaven una reducció en el gruix de la paret cel·lular. L’exposició a fags, doncs, indueix una adaptació fenotípica i molecular en MRSA que acaben per promoure la susceptibilitat a agents antimicrobians.

Vágo et al. han estudiat com l’exposició a un bacteriòfag condueix a una remodelació genòmica i proteòmica d’una soca de ‘Staphylococcus aureus’ resistent a la meticil·lina, alterant-hi aquesta resistència.

MRSA en infeccions nosocomials

MRSA és un dels principals microorganisme responsables d’infeccions nosocomials (HA-MRSA) i comunitàries (CA-MRSA). El tractament és complex perquè MRSA és resistent a antibiòtics convencionals. Això es deu al gen mecA, que codifica una proteïna d’unió a penicil·lina (PBP2a). Altres factors fan que MRSA sigui sovint també resistent a macròlids, clindamicina o fluoroquinolones.

Els bacteriòfags són virus que infecten i lisen cèl·lules bacterianes a través de receptors específics. Aquesta especificitat els distingeix de l’acció dels antibiòtics. Hom ha descrit bacteriòfags capaços de lisar MRSA, d’atacar els seus biofilms i de reduir la severitat de les infeccions. La idea és combinar la teràpia amb bacteriòfags amb antibiòtics.

La sinèrgia fag-antibiòtic (PAS) s’ha observat en enterobacteris. En MRSA s’ha constatat amb antibiòtics com la daptomicina o la ceftarolina.

PYOFAG indueix canvis en la morfologia colonial de MRSAUS14

Vágó et al. incubaren 3,2 milions de cèl·lules de S. aureus en 80 μL, exposant-les a 20 μL d’un còctel comercial de fags, PYOFAG. Els experiments els feien amb controls sense exposició, i a diferents temps d’incubació (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 i 24 hores). La soca utilitzada de S. aureus és MRSAUS14.

En les primeres sis hores el còctel de fags no altera el creixement bacterià (mesurat per densitat òptica). Però a partir de llavors els fags provoquen una lisi bacteriana que es fa gairebé completa al cap de 24 hores.

Les colònies MRSAUS14 són grans i groguenques cultivades en agar sang. En canvi, les colònies MRSAUS14 després del tractament amb PYOFAG solen ser més petites. Això podria explicar-se per la pressió selectiva dels fags, que afavoriria la supervivència de subpoblacions de creixement més lent.

PYOFAG atenua la resistència antimicrobiana de MRSAUS14

Les colònies petites de MRSAUS14 post-PYOFAG tenen un perfil de susceptibilitat a antibiòtics més accentuat que les colònies originals de MRSAUS14. Els antibiogrames ho mostren especialment per a antibiòtics beta-lactàmics i aminoglucòsids.

PYOFAG indueix canvis genòmics en MRSAUS14

Vágó et al. feren seqüenciació genòmica de colònies originals de MRSAUS14 i de colònies petites de MRSAUS14 post-PYOFAG. Com és lògic la identitat dels dos genomes és alta (99,29%). La diferència es manifesta en delecions de dues regions:
- Contig 13, de 14114 bp, i que abasta 15 gens.
- Contig 24.

L’anàlisi de variants mostra 197 mutacions: 156 de canvi de nucleòtid (SNPs), 37 de més d’un nucleòtid (MNPs) i 4 insercions/delecions. 55 mutacions eren intergèniques. El nombre de gens afectats era de 28.

PYOFAG indueix canvis proteòmics en MRSAUS14

Vágó et al. estudien l’expressió global de proteïnes amb LC-MS/MS. La comparació de l’exposició amb PYOFAG amb el control revela una remodelació del proteoma, amb 177 proteïnes sobreregulades i 299 proteïnes inhibides.

PYOFAG indueix una reducció del gruix de paret cel·lular de MRSAUS14

La microscòpia electrònica de transmissió indica que l’exposició amb PYOFAG condueix a unes parets cel·lulars una mica més fines (de 30 nm a 25 nm).

El doble efecte del còctel de bacteriòfags

PYOFAG és un còctel comercial de bacteriòfags que infecten Staphylococcus aureus. Vágó et al. han comprovat in vitro que el còctel té un efecte marcat sobre el creixement de MRSAUS14. Al cap de 6 hores, els bacteriòfags comencen a interferir en el creixement bacterià i la lisi acaba per eliminar la immensa majoria de bacteris.

El més interessant, però, és que els bacteris que aconsegueix sobreviure a PYOFAG tenen unes característiques diferents a la soca originària.

La composició de PYOFAG és un secret comercial, però Vágó et al. han pogut identificar la presència del fag Rosenblumvirus SCH1. En qualsevol cas, a l’efecte bacteriolític directe, cal sumar la inducció de canvis moleculars i fenotípics en els bacteris supervivents. Les subpoblacions supervivents són de creixement més lent, amb un metabolisme reprimit. Si bé aquestes subpoblacions tenen la capacitat de persistir a un atac amb bacteriòfags, són alhora més susceptibles a antibiòtics.

Val a dir que el creixement més lent, traduït en la formació de colònies més petites en agar sang, és una resposta habitual a situació d’estrès (estrès oxidatiu, acidificació, limitació de nutrients, etc.). El fenotip de colònies petites s’associa a bacteris més persistents.

Entre els bacteris supervivents, un 1,3% eren infectades per bacteriòfags. Els bacteris supervivents són genèticament heterogenis. Vágó et al. pensen que són el producte d’una selecció de subpoblacions resistents a la infecció o que han adquirit aquesta resistència durant l’exposició. Els resultats de Vágó et al. ens fan veure que molt probablement MRSAUS14, una soca d’origen clínic força utilitzada en recerca, és genèticament heterogènia.

Un dels canvis gènics detectats per Vágó et al. afecta la proteïna TarS, possiblement implicada en l’absorció de bacteriòfags. Aquest canvi provoca una alteració en la glicosilació de l’àcid teïcoic de la paret bacteriana, que si bé protegeix la cèl·lula de la infecció amb bacteriòfags, la fa més susceptible a antibiòtics beta-lactàmics.

Tot plegat a ajuda a entendre millor el mecanisme subjacent a la sinèrgia entre bacteriòfags i antibiòtics. La fagoteràpia és entesa com més va més com un complement als antibiòtics, i ja no tant com una mera alternativa.

Lligams:

- Bacteriophage Challenge Drives Genomic and Proteomic Remodeling and Alters Antibiotic Resistance in a Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus. Otília Vágó, Krisztián Laczi, László Orosz, Georgina Horváth, Károly Péter Sárvári, Diána Szabó, Regina Csordás, Zoltán Szabó, Caleb Ardizzone, Titanilla Szögi, Katalin Burián, Dezső Péter Virok. Antibiotics (2026).