Ante la preocupante resistencia antimicrobiana, científicos estadounidenses han diseñado una vacuna de próxima generación que proporciona una protección muy eficaz en múltiples modelos de ratón contra las infecciones producidas por la bacteria Staphylococcus aureus, incluidas las de MRSA (meticiclina).
En Nature Communications aparece el estudio experimental en el que se pueden ver los detalles de la investigación, realizada por científicos de las universidades de Michigan y Harvard, acerca del primer preparado contra la resistencia a los antimicrobianos.
Las infecciones bacterianas son una de las principales amenazas de salud pública en todo el mundo, que se agrava con la continua prevalencia de cepas resistentes a los antimicrobianos, incluidas aquellas resistentes a múltiples fármacos.
En 2019, el Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de Atlanta estimó que anualmente se producían tres millones de infecciones resistentes a los antimicrobianos en Estados Unidos.
En este estudio, sus autores enfatizan que “la resistencia a los antibióticos aumenta a niveles peligrosamente altos en todas partes del mundo y se ha observado resistencia en algunos patógenos a casi todos los antibióticos que se han desarrollado. Se necesitan con urgencia nuevas estrategias para prevenir y tratar las infecciones”.
Paralelamente al desarrollo de nuevos antibióticos, la vacunación es un enfoque importante para combatir los patógenos. Recuerdan también que se han implementado múltiples vacunas antimicrobianas contra infecciones como las producidas por Clostridium tetani, Bordetella pertussis y Streptococcus pneumoniae.
Sin embargo, a pesar de estos éxitos, no existen vacunas aprobadas contra muchos otros patógenos mortales, incluido Staphylococcus aureus (S. aureus), que causó más de 300.000 infecciones y 20.000 muertes por infección del torrente sanguíneo en 2017 solo en EE UU.
Resistencia antimicrobiana
La prevalencia de S. aureus resistente a la MRSA resalta aún más la necesidad de una vacuna para detener el aumento de la resistencia antimicrobiana.
Un desafío importante en el diseño de vacunas es la selección de un antígeno adecuado. La pared celular de S. aureus, así como de muchos otros parásitos bacterianos, fúngicos y protozoarios, contiene el polisacárido PNAG (poli-β-(1–6)-N-acetilglucosamina).
Estos investigadores explican que la PNAG natural puede variar en sus estructuras químicas y que “los grupos amino de algunas glucosaminas existen como aminas libres en lugar de N-acetamidas (NHAc). Los diferentes grados y posiciones de las aminas libres, frente a NHAc en PNAG, pueden dar como resultado una alta heterogeneidad estructural y no se conocen las estructuras precisas de PNAG de las bacterias”.
Así, y tras el hallazgo de que la PNAG está presente en la superficie celular y como componente integral de la biopelícula, se ha descubierto que es un factor de virulencia importante que ayuda a la evasión bacteriana del sistema inmunológico.
La expresión generalizada de PNAG en múltiples microbios patógenos y su importante papel en la patogénesis -matizan estos científicos-, lo convierten en un candidato único.
Utilizando una plataforma de administración innovadora, han logrado este preparado que ofrece altos niveles de inmunidad contra niveles letales de estafilococos y MRSA en ensayos con animales.
Es bien sabido que, para desarrollar una vacuna, los investigadores deben identificar un antígeno eficaz. Se trata de una sustancia o molécula que el cuerpo señala como extraña, lo que ayuda a desencadenar una respuesta inmunitaria y la creación de anticuerpos que combatirán futuras infecciones.
Si bien la mayoría de las vacunas se basan en antígenos proteicos, el profesor Huang es un experto en la química y biología de los carbohidratos. Estos son compuestos químicos de sacáridos o azúcares.
El polisacárido PNAG
“Las estructuras del azúcar son muy específicas de determinadas bacterias. Una vacuna que funciona contra una bacteria podría no hacerlo contra otra, incluso si son muy similares”, explica Huang.
Ésta es la razón por la que una sola dosis de una vacuna bacteriana puede contener muchos antígenos diferentes. Por ejemplo, el número 20 en la vacuna contra la neumonía pediátrica PREVNAR 20, se refiere a las 20 cepas únicas de bacterias contra las que protege.
Si los investigadores pudieran desarrollar un antígeno compartido entre muchas (si no todas) bacterias, la cobertura de vacunación mejoraría enormemente.
Gerald Pier, de la Universidad de Harvard, ha estudiado uno de esos antígenos candidatos durante años. Al examinar el PNAG como antígeno candidato para el estafilococo, los profesores Pier y Huang encuentran respuestas a numerosos interrogantes para lograr una vacuna más eficaz.
Para su investigación, el equipo creó una biblioteca de 32 estructuras PNAG diferentes. Todas eran pentasacáridos, compuestos de cinco sacáridos, pero se diferenciaban en la forma en que estaban decoradas con aminas y grupos acetilo.
Al examinar estas 32 estructuras con estudios de anticuerpos, lograron su descubrimiento. En estudios con animales, la nueva construcción de vacuna del equipo superó a otro sistema de administración de vacuna PNAG que se encuentra actualmente en ensayos en humanos.
En las pruebas, el equipo también descubrió que su formulación tenía un impacto mínimo en la bioquímica del microbioma intestinal.
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