Los organoides ofrecen nuevos conocimientos sobre una infección mortal

Para provocar una infección los patógenos tienen que entrar en nuestras células, ¿entonces cómo lo hacen? Un nuevo estudio ha utilizado organoides pulmonares, que son versiones pequeñas y simplificadas de los pulmones humanos, para aprender más sobre el proceso detallado que utiliza la bacteria patógena Pseudomonas aeruginosa para invadir las células pulmonares y causar enfermedades graves o la muerte. Los hallazgos se han publicado en Nature Microbiology.

Pseudomonas aeruginosa atravesando los epitelios respiratorios de un modelo de microtejido pulmonar humano, capturada mediante microscopía electrónica de barrido. (Imagen: Benoit Laventie, Universidad de Basilea)

Pseudomonas aeruginosa puede causar infecciones en diversos lugares del cuerpo humano, incluida la sangre, el tracto urinario y los pulmones. Estas infecciones pueden causar neumonía y pueden ser fatales. Las personas con sistemas inmunitarios debilitados corren especial riesgo de contraer infecciones por P. aeruginosa, y aquellos que reciben ventilación mecánica también son muy susceptibles. La Organización Mundial de la Salud ha nombrado a P. aeruginosa como uno de los doce patógenos bacterianos más peligrosos del mundo, destacando la grave amenaza que representa para la salud humana.

Este estudio ha demostrado que P. aeruginosa utiliza varias estrategias para invadir el cuerpo; el patógeno puede ingresar a las capas superiores del tejido pulmonar para luego atacar las células más profundas. Nuestras vías respiratorias y pulmones están revestidos por una capa de células muy compactas y lubricadas con moco que puede atrapar partículas y microbios. Células especiales eliminan esta mucosidad y ayudan a protegernos de los patógenos. Pero esta barrera no siempre es impenetrable. Las Pseudomonas son capaces de cruzarlo.

Con células madre que están genéticamente reprogramadas para comportarse como tipos de células específicas, los investigadores crearon los organoides pulmonares e imitaron el proceso de infección. "Estos modelos pulmonares nos permitieron descubrir la estrategia de infección del patógeno. Utiliza las células caliciformes productoras de moco como caballos de Troya para invadir y cruzar el tejido de barrera. Al atacar las células caliciformes, que constituyen sólo una pequeña parte de la mucosa pulmonar, las bacterias pueden traspasar la línea de defensa y abrir la puerta", explicó el líder del estudio, el profesor Urs Jenal del Biozentrum de la Universidad de Basilea.

El patógeno utiliza sistemas de secreción para atacar e invadir las células caliciformes. Una vez dentro, la bacteria invasora se replica una y otra vez, hasta que la célula caliciforme estalla. Esta ruptura no sólo libera muchos más patógenos bacterianos que pueden atacar a otras células, sino que también altera la barrera tisular, debilitando la protección de los pulmones. Luego, las bacterias patógenas se mueven a este punto débil y se dirigen a otras células del área para agrandar la brecha y poder infectar tejidos más profundos.

Si bien ahora sabemos mucho más sobre el proceso de infección, el comportamiento adaptativo de Pseudomonas sigue siendo un misterio. Estos microbios deben poder migrar, luego lanzar un ataque contra las células caliciformes y luego activar factores de virulencia. Sin embargo, los investigadores tienen una manera de resolver ese misterio. Crearon un biosensor que puede rastrear una molécula de señalización llamada c-di-GMP que las bacterias utilizan para modificar la actividad celular. Este trabajo fue reportado en Nature Communications. "Este es un avance tecnológico", dijo Jenal. Los investigadores ahora podrán observar la molécula de señalización en tiempo real para determinar cómo regula el patógeno y estudiar aún más de cerca las infecciones pulmonares.

Tomado de: University of Basel, Nature Communications 

Fuente: Nature Microbiology