Microbiologia: Quan pensem en alternatives en antibiòtics se sol fer referència als bacteriòfags. Ara fa un parell de setmanes parlàvem de la potencialitat d’utilitzar bacteriòfags contra les formes multiresistents d’Edwardsiella tarda que infecten piscifactories de panga. Però des de principi dels anys 1960 es coneixen bacteris depredadors que podrien fer un servei semblant. La tecnòloga alimentària i dietista Stefania Di Lullo, de l’Istituto Zooprofilattico dell’Umbria e delle Marche, ha liderat una recerca en bacteris depredadors que ha conduït a l’isolament d’una soca de Halobacteriovorax en mostres d’aigua d’estuari amb l’ús d’una soca d’Escherichia coli que produeix beta-lactamases CTX-M d’ampli espectre com a presa. Aquesta recerca respon a una idea promoguda per l’Agència Europea del Medicament (EMA) i per l’Autoritat Europea de la Seguretat Alimentària (EFSA), desitjoses de trobar alternatives per al combat de patògens resistents a agents antimicrobians. Les CTX-M són un exemple d’enzims que confereixen resistències a la penicil·lina i a altres antibiòtics beta-lactàmics. En un article publicat precisament a la revista Antibiotics, Di Lullo expliquen els resultats de la seva investigació sobre la capacitat depredadora d’aquesta soca contra soques multi-resistents d’E. coli i Salmonella. Han designat la soca com a HE7, i n’identificaren l’espècie per anàlisi de 16S rRNA. L’aïllament el van fer per la tècnica de placa d’agar de doble capa. HE7 té activitat depredadora in vitro contra totes les soques multi-resistents que han assajat. Quan la ratió és de 10000:1 en favor del depredador l’anihilació de la presa és total en 6 hores. L’efecte es manté fins i tot quan la relació depredador:presa és de 1:1, amb la supervivència d’una milionèsima de les preses. Aquests efectes es mantenen fins a 24 hores.
Di Lullo et al. han estudiat l’acció d’una nova soca d’Halobacteriovorax sobre ‘Escherichia coli’ (A) i ‘Salmonella’ (B). En A I i B I veiem les plaques control on aquests enterobacteris han crescut fins a la confluència. En II i III veiem les zones de lisi que en aquesta confluència genera l’acció d’Halobacteriovorax.
Els BALOs com a bacteris depredadors
Farà aviat cent anys que investigadors com Clodomiro Picado o Alexander Flemming s’adonaren que determinats fongs són capaços d’inhibir el creixement de certs bacteris. Picado investigà l’aplicació de ‘vaccins fúngics’ en malalties causades per bacteris, i Flemming aconseguiria aïllar el principi actiu de l’acció antibacteriana del Penicillium. La penicil·lina es convertiria en la primera de tota una sèrie de substàncies que van rebre el nom d’antibiòtics.
L’efectivitat dels antibiòtics aviat es convertí en un parany. Els Lederberg ja van mostrar que en una població bacteriana susceptible a un antibiòtic hi ha una petita fracció que bacteris que en són resistents. Així, un ús excessiu o inapropiat d’antibiòtics en medicina, en agricultura, en ramaderia o en altres activitats econòmiques acaba per facilitar la selecció positiva de patògens resistents a aquests mateixos agents antimicrobians. Alguns són, de fet, multi-resistents, en el sentit que poden escapar a l’acció de diferents agents antimicrobians.
L’Organització Mundial de la Salut ha enumerar la llista de patògens resistents que constitueixen un perill per a la salut humana, particularment en el context d’infeccions nosocomials. En la llista tenen un protagonisme els bacteris granmengatius. La paret cel·lular dels bacteris gramnegatius els fa, en principi, susceptibles a l’acció de cefalosporines, penicil·lines i altres agents beta-lactàmics. Ara bé, hi ha una porció de bacteris gramnegatius que són capaços d’expressar enzims beta-lactamases que poden hidrolitzar aquests agents. Especialment preocupants són les beta-lactamases d’ampli espectre (ESBL). Entre les ESBL més freqüents hi ha les codificades pels gens blaCTX-M. Aquests gens poden trobar-se en elements mòbils com ara transposons i integrons, i amb aquests vectors poden entrar en els microbiomes animals i humans.
Una de les alternatives contemplades per a aquests bacteris multi-resistents són els bacteris depredadors, com ara Bdellovibrio i organismes semblants (BALOs). Els BALOs són bacteris aeròbics gramnegatius, que depreden selectivament altres bacteris gramnegatius. Bdellovibrio vol dir literalment ‘sangonera de vibrions’.
Entre els elements que indiquen el potencial dels BALOs hi ha l’ampli espectre d’activitat, l’absència de gens de resistència a antimicrobians (AMR), l’alta capacitat de penetrar en biofilms i l’aparent absència de resistència específica contra ells.
Entre els BALOs hi ha Alphaproteobacteria (Micavibrio) i Deltaproteobacteria (Bdellovibrionaceae, Peredibacteraceae, Bacteriovoracaceae, Pseudobacteriovoracaceae i Halobacteriovoraceae). Els halobacteriovoracis són bacteris d’aigua salada, principalment de mars i oceans, però també d’estuaris salobrosos o de llacs hipersalins.
El grup de recerca de Stefania Di Lullo, Silvia Pieralisi, Giulia Talevi, Gabriele Angelico, Maira Napoleoni, Claudia Gabucci o Donatella Ottaviani, de ISZ Togo Rosati de Perugia, ha isolat anteriorment soques d’Halobacteriovorax que poden depredar bacteris halofílics com Vibrio però també no-halofílics com E. coli i Salmonella.
L’estuari del riu Musone
El juliol del 2024, Di Lullo et al. realitzaren dos mostrejos d’aigües de l’estuari del riu Musone, en el sud-est del Parc Natural de Monte Cornero, en el litoral Adriàtic situat entre Numana i Porto Recanati. En cada mostreig es collien dos litres d’aigua abocades a ampolles estèrils de polipropilè. Amb una sonda Handy Gamma es mesurava in situ la temperatura de l’aigua i la salinitat, que foren de 23 °C i 26 ppt. Les ampolles eren ficades en un refrigerador i transportades al laboratori en menys de quatre hores.
El laboratori
Les preses investigades en aquest estudi procedien de les col·leccions bacterianes del Laboratori Nacional de Referència de contaminació de mol·luscs bivalves i del Centre Enteropatogènc Regional de l’ISZ dell’Umbria e delle Marche.
Com a presa primària se seleccionà una soca d’E. coli productora de CTX-M, sota la denominació d’E7. Les preses eren criades en un brou BHI fins a arribar a una densitat òptica de 0,8 en 600 nm, que es correspon a 108 unitats formadores de colònies per mL.
La tècnica de placa d’agar en doble capa s’aplicava sobre 500 mL d’aigua filtrada per una mida de porus de 0,45 μm. En aquesta tècnica primer es deixa solidificar la capa de sota, i es manté l’agar líquid damunt a 48 °C, on es fa l’inòcul. Després es deixa solidificar la capa superior a 26 °C.
L’acció del bacteri depredador es manifesta en forma de plaques de lisi sobre la confluència del bacteri depredat. Aquestes plaques eren les mostres utilitzades, un cop resuspeses, en l’assaig de PCR. En aquesta PCR s’empraven els encebadors Bac676F i Bac1442R. L’amplicó era seqüenciat, i la seqüència assajada en els bancs de dades genòmiques.
La soca HE7
De les dues mostres d’aigua assajades una era positiva per a la presència d’Halobacteriovorax contra E7. Al cap de 24 hores ja eren visibles plaques sobre el creixement de la presa primària, amb una diàmetre de 3 mm.
La PCR confirmà que en les plaques de lisi hi havia Halobacteriovorax. La soca rebé la denominació d’HE7, i l’amplicó fou registrat a GenBank com a PV613536.
HE7 era capaç de lisar E. coli E3, Salmonella S3 i Salmonella S9. Per a E3 les plaques de lisi eren visibles al cap de 24 hores, amb un diàmetre de 3 mm. Per a S3 i S9 el diàmetre era inferior, d’1 mm, indicatiu d’una menor capacitat depredadora.
Quan HE7 és co-cultivada amb E7 amb una ratio igual de 107 PFU/CFU, el depredador augmenta en un 30% al cap de 3 hores i assoleix llavors una població constant. La presa es veu reduïda en 5,4 ordres de magnitud en les primeres 6 hores, i aquesta minsa població esdevé constant.
Quan la ratio és de 107PFU contra 103CFU (10000 depredadors contra 1 presa), les preses queden limitades fins a 8,6 ordres de magnitud entre 3 i 24 hores.
Aplicacions potencials d’Halobacteriovorax HE7
Aquesta mena de bacteris depredadors no tenen tan sols un interès mèdic, sinó que també podrien trobar aplicacions en la indústria alimentària, el control, l’aqüicultura i el tractament d’aigües residuals. Que el bacteri depredador en qüestió sigui halotolerant amplia la tipologia de nínxols on pot créixer. HE7, segons aquests experiments, es capaç a més de créixer en condicions microaeròfiles i anaeròbiques. Més qüestionable és la seva aplicació com a probiòtic, ja que queda per veure si resistiria el pas per l’ambient àcid de l’estomac.
De moment a l’ISZ ja han començat a comprovar si HE7 és capaç d’eliminar E. coli i Salmonella resistents a antimicrobians en entorns de processament i emmagatzematge d’aliments. Di Lullo conclouen amb una referència a la perspectiva de l’ecologia microbiana. Els enterobacteris segueixen un cicle de transmissió fecal-oral que connecta el reservori present en l’intestí humà amb ambients marins i terrestres. És sobretot en aquest segon reservori on poden topar amb aquests ‘vampirs’ bacterians que són els BALOs.
Lligams:
- Novel Isolate of Halobacteriovorax Capable of Killing Multi-Drug-Resistant Escherichia coli and Salmonella. Stefania Di Lullo, Silvia Pieralisi, Giulia Talevi, Gabriele Angelico, Elena Rocchegiani, Francesca Leoni, Maira Napoleoni,Diego Maiolatesi, Francesca Barchiesi, Sara Nardi, Annalisa Petruzzelli, Claudia Gabucci, Angela Conti, Gianluigi Cardinali, Donatella Ottaviani. Antibiotics 14: 1133 (2025).
