MADRID, 6 May. (EUROPA PRESS) -
Químicos del MIT (Estados Unidos) han encontrado una forma de identificar una molécula de azúcar compleja en las paredes celulares de Mycobacterium tuberculosis, el patógeno más mortal del mundo. Este descubrimiento molecular podría conducir a pruebas de tuberculosis más sencillas y rápidas. El trabajo se publica en las 'Actas de la Academia Nacional de Ciencias'.
En concreto, los investigadores han demostrado que pueden marcar un glicano llamado ManLAM mediante una molécula orgánica que reacciona con azúcares específicos que contienen azufre. Estos azúcares se encuentran solo en tres especies bacterianas, la más conocida y prevalente de las cuales es Mycobacterium tuberculosis, el microbio causante de la tuberculosis.
Después de marcar el glicano, los investigadores pudieron visualizar dónde se encuentra dentro de la pared celular bacteriana y estudiar qué le sucede durante los primeros días de la infección tuberculosa de las células inmunes del huésped.
Los investigadores ahora esperan utilizar este enfoque para desarrollar un diagnóstico que pueda detectar los glicanos asociados a la tuberculosis, ya sea en cultivo o en una muestra de orina, lo que podría ofrecer una alternativa más económica y rápida a los diagnósticos existentes. Las radiografías de tórax y el diagnóstico molecular son muy precisos, pero no siempre están disponibles en los países en desarrollo, donde las tasas de tuberculosis son altas. En estos países, la tuberculosis se suele diagnosticar mediante el cultivo de microbios de una muestra de esputo, pero esta prueba tiene una alta tasa de falsos negativos y puede ser difícil para algunos pacientes, especialmente niños, proporcionar una muestra de esputo. Esta prueba también requiere varias semanas para que las bacterias crezcan, lo que retrasa el diagnóstico.
"No existen muchas opciones de diagnóstico eficaces, y algunos grupos de pacientes, incluidos los niños, tienen dificultades para proporcionar muestras que puedan analizarse. Existe un gran impulso para desarrollar pruebas muy sencillas y rápidas", desarrolla Laura Kiessling, profesora de Química de Novartis en el MIT y autora principal del estudio.
Los glicanos se encuentran en la superficie de la mayoría de las células, donde desempeñan funciones cruciales, como la mediación de la comunicación intercelular. En las bacterias, los glicanos facilitan la entrada de los microbios en las células huésped y también parecen comunicarse con el sistema inmunitario del huésped, bloqueando en algunos casos la respuesta inmunitaria.
" Mycobacterium tuberculosis posee una envoltura celular muy elaborada en comparación con otras bacterias, y es una estructura rica compuesta por una gran cantidad de glicanos diferentes", afirma Stephanie Smelyansky, autora principal del artículo. "Algo que a menudo se subestima es el hecho de que estos glicanos también pueden interactuar con nuestras células huésped. Cuando nuestras células inmunitarias reconocen estos glicanos, en lugar de enviar una señal de peligro, pueden enviar el mensaje contrario: que no hay peligro".
Los glicanos son notoriamente difíciles de marcar con cualquier tipo de sonda, ya que, a diferencia de las proteínas o el ADN, no tienen secuencias distintivas ni reactividades químicas que puedan ser diana. Y, a diferencia de las proteínas, no están codificados genéticamente, por lo que las células no pueden modificarse genéticamente para producir azúcares marcados con marcadores fluorescentes, como la proteína verde fluorescente.
Uno de los glicanos clave de M. tuberculosis , conocido como ManLAM, contiene un azúcar raro llamado MTX, cuya peculiaridad reside en que contiene un tioéter (un átomo de azufre intercalado entre dos átomos de carbono). Este grupo químico brindó la oportunidad de utilizar una etiqueta de molécula pequeña previamente desarrollada para el marcado de metionina, un aminoácido que contiene un grupo similar.
Los investigadores demostraron que podían usar esta etiqueta, conocida como oxaziridina, para marcar ManLAM en M. tuberculosis . Los investigadores vincularon la oxaziridina a una sonda fluorescente y demostraron que, en M. tuberculosis , esta etiqueta aparecía en la capa externa de la pared celular. Al exponer la etiqueta a Mycobacterium smegmatis , una bacteria relacionada que no causa enfermedad y no contiene el azúcar MTX, no observaron señal fluorescente. "Este es el primer enfoque que realmente nos permite visualizar de forma selectiva un glicano en particular", destaca Smelyansky.
Los investigadores también demostraron que, tras marcar ManLAM en células de M. tuberculosis, podían rastrearlas mientras infectaban a macrófagos, células inmunitarias. Algunos investigadores de la tuberculosis habían planteado la hipótesis de que las células bacterianas liberan ManLAM una vez dentro de la célula huésped, y que esos glicanos libres interactúan entonces con el sistema inmunitario del huésped. Sin embargo, el equipo del MIT descubrió que el glicano parece permanecer en las paredes celulares bacterianas durante al menos los primeros días de la infección.
Las bacterias aún conservan sus paredes celulares adheridas. Por lo tanto, es posible que se libere algo de glicano, pero la mayor parte se retiene en la superficie celular bacteriana, algo nunca antes demostrado, matiza Smelyansky.
Los investigadores planean ahora utilizar este enfoque para estudiar qué les sucede a las bacterias tras el tratamiento con diferentes antibióticos o la estimulación inmunitaria de los macrófagos. También podría utilizarse para estudiar con más detalle cómo se ensambla la pared celular bacteriana y cómo ManLAM ayuda a las bacterias a penetrar en los macrófagos y otras células.
También esperan utilizar este enfoque para crear nuevos diagnósticos para la tuberculosis. Actualmente se está desarrollando un diagnóstico que utiliza anticuerpos para detectar ManLAM en una muestra de orina. Sin embargo, esta prueba solo funciona bien en pacientes con casos muy activos de tuberculosis, especialmente en personas inmunodeprimidas por el VIH u otras afecciones.
Utilizando su sensor de molécula pequeña en lugar de anticuerpos, el equipo del MIT espera desarrollar una prueba más sensible que pueda detectar ManLAM en la orina incluso cuando sólo haya pequeñas cantidades presentes.