Técnicas de edición genómica para neumonía por Klebsiella pneumoniae

Debido a la múltiple resistencia por parte de la bacteria Klebsiella pneumoniae, actualmente no hay una terapia que modifique genes para poseer una resistencia específica para este, pero estudios recientes han estado tratando de encontrar fagos, que son virus, que ayuden a la fagocitosis de la bacteria, para este estudio se realizó lo siguiente: 

1. En este caso se está usando cepas de Klebsiella pneumoniae para el estudio, y se lo realizó de tipo ex-vivo.
2. La terapia va ir dirigida al ADN bacteriano de Klebsiella pneumoniae.
3. La terapia va a estar dirigida por vectores que son fagos o virus de tipo bacteriófago lítico.
4. En este caso como la bacteria se encuentra mayoritariamente en los pulmones, estos serán los órganos a tratar.
5. La vía de administración de los fagos en contra de la bacteria es intravenosa.
6. Los resultados a corto y mediano plazo fueron favorables porque se lisaron las bacterias causantes de la neumonía, Klebsiella pneumoniae, de las cuales se tomó parte de ellas para realizar vacunas recombinantes.
7. Una vez tomado parte de la lisis de la bacteria Klebsiella pneumoniae se realizó la endolisina recombinante, además de enzimas recombinantes capaces de eliminar a la bacteria.

Este tipo de terapia es altamente efectiva, pero existe la posibilidad que debido a la alta tasa de mutación por parte de la bacteria Klebsiella pneumoniae, ésta buscará mecanismos para resistir a este tipo de terapia mediada por fagos, en contra de los más poderosos bacteriófagos líticos KP15 y KP27 actualmente.

Links de referencia:

- https://rd.springer.com/article/10.1007/s00253-016-7928-3

- https://rd.springer.com/article/10.1186/s13068-018-1100-5

Fig. 1. Proceso en la técnica de edición genómica CRISPR

 
Fig. 2. Resultado en el ADN luego de la técnica denominada CRISPR

 
Fig. 3. Comparación del genoma del Klebsiella pneumoniae y los fagos KP15 y KP27

Terapia regenerativa para neumonía por Klebsiella pneumoniae

La terapia regenerativa es una forma de mejorar la calidad de vida en la enfermedad de un paciente, ya sea tratándola o incluso curándola por completo de la misma, en nuestro caso es neumonía por Klebsiella pneumoniae, para lo cual se puede realizar por medio de Stem Cells del pulmón y Stem Cells de médula ósea, por lo tanto hablaremos acerca de estos tratamientos con Stem Cells que permite inhibir o curar la lesión dada por la bacteria causal y para esto se deberán seguir los siguientes procedimientos: 

- Terapia regenerativa con Stem Cells pulmonares:

1. Primero se infectaron a ratones genéticamente humanizados con la bacteria causante de la neumonía.
2. Se obtuvieron Stem Cells pulmonares de los nichos ubicados en la unión de conductos bronquio-alveolares, por medio de broncoscopía o lavado bronquial y de la sangre se cultivaron factores como TSP-1 para los siguientes pasos del proceso.
3. Se cultivaron las Stem Cells pulmonares obtenidas en el paso anterior con los factores obtenidos de la sangre como: TSP-1, BMP-4, NFAT-1, NOG, LuMECs, entre otros.
4. Se inyectó a los ratones esta fórmula de Stem Cells más los factores y se encontró un aumento significativo del factor TSP-1, que regulaba la regeneración del tejido pulmonar dando como resultado el mejoramiento de la enfermedad, en este caso de neumonía.
5. En conclusión, existe regeneración de tejido pulmonar ante el factor TSP-1, principalmente cuando hay lesión pulmonar. Estos estudios se usarán para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades pulmonares como por ejemplo mediante la creación de fármacos capaces de incrementar el factor TSP-1 para sanar lesiones pulmonares.

- Terapia regenerativa con Stem Cells de médula ósea:

1. En primer lugar, se infectaron a ratones con la bacteria Klebsiella pneumoniae, para que desarrollen la neumonía.
2. Se preparan las Stem Cells de médula ósea que se obtienen sacando con agujas de la cadera de un donante y se coloca en unas columnas especiales para obtener solo las células madres. Otra forma de obtenerlas es darle un medicamento al donante para estimular la producción de las mismas y así tenga un mayor número de Stem Cells en la sangre, de ahí se saca por medio de catéteres grandes, uno en el brazo y se almacenan para sacar las células madres.
3. Se cultivaron las células en placas para aumentar su número y su eficacia por medio de factores como PaS.
4. Se tomaron Stem Cells de BM cultivadas en los ratones con neumonía para observar que factores aumentaban o disminuían como TNFα e IL-12p70.
5. Se realizaron métodos de inmuno-fluorescencia para detectar los marcadores que regulaban la reparación de tejido pulmonar afectado por la neumonía y a la vez inhibían el crecimiento bacteriano.
6. Los resultados arrojaron que al usar Stem Cells mesenquimales de médula ósea contra la neumonía causada por la bacteria Klebsiella pneumoniae nos da una reducción de TNFα y otras citoquinas pro-inflamatorias y por lo tanto menor inflamación alveolar, eliminación de bacterias de la superficie pulmonar y desaparición de pleuritis causada por bacterias.
7. En conclusión se vio una gran mejoría en la neumonía gracias al uso de Stem Cells de BM, por esta razón se están desarrollando tanto técnicas como posibles vacunas o fármacos que induzcan una mayor producción de estos factores que favorecerían a la eliminación de bacterias causantes de neumonía.

Links de referencia:

- https://rd.springer.com/article/10.1186/s12931-015-0288-1

- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3951122/

 
Fig. 1. Método de obtención de Stem Cells

 
Fig. 2. Llegada de las Stem Cells a los pulmones y reparación de los mismos

 
Fig. 3. Acción de las Stem Cells a nivel molecular en la reparación del tejido pulmonar

Transgénicos estudiados en neumonía por Klebsiella pneumoniae + Ventajas y desventajas de los transgénicos

Debido a la múltiple resistencia por parte de la bacteria Klebsiella pneumoniae, se ha tratado de encontrar diversos métodos de combatirla tanto efectiva como eficazmente, por esta razón se analizaron los genes SP-A y sus variantes en ratones transgénicos humanizados, los cuales están presentes en la respuesta contra la bacteria, los resultados arrojaron que una mayor expresión de genes de variante SP-A2 tienen una mayor defensa que los SP-A1, por esta razón se ha buscado una forma de aumentar la expresión de estos genes con sustancias exógenas recombinantes como se hizo con los ratones con la metacolina, aumentando la resistencia pulmonar contra la bacteria Klebsiella pneumoniae.

Actualmente se está realizando una vacuna recombinante contra Klebsiella pneumoniae en la cual se encuentra la proteína recombinante GST-Kp1_p307 que busca que nuestro sistema inmune la recuerde y ataque en el caso de que se presente la bacteria con esta proteína, mientras que los estudios sobre los genes humanos en respuesta ante infección por Klebsiella pneumoniae, buscan mecanismos de regulación con sustancias externas recombinantes para una sobre-expresión de los mismos y así puedan combatirla incluso antes de que se tenga contacto directo con la bacteria.

Links de referencia:

- https://rd.springer.com/article/10.1186/s12931-018-0723-1

- https://rd.springer.com/article/10.1186/s12866-014-0321-4

- https://rd.springer.com/article/10.1186/1471-2334-14-456

 
Fig. 1. Respuesta de los genes SPA ante una infección por K. pneumoniae

 
Fig. 2. Estudio de la proteína recombinante GST-Kp1_p307

 
Fig. 3. Tratamiento de la infección por K. pneumoniae con gentamicina

 
Fig. 4. Pulmones de los ratones infectados por Klebsiella pneumoniae

Ventajas de los transgénicos

1. Permite obtener un conocimiento más detallado sobre la función de genes específicos.
2. Investigación más profunda de enfermedades tratables pero no curables como la fibrosis quística.
3. Búsqueda de tratamientos, mediante estudios en animales, para enfermedades poco tratables o no tratables como el Alzheimer.
4. Creación de fármacos o vacunas con mayor eficiencia para otorgar resistencia y/o inmunidad a determinadas enfermedades
5. En el ámbito nutricional, mejoramiento de la calidad y cantidad de un producto natural e incluso que ayude u otorgue un mejor desarrollo para los consumidores, tanto cognitivo como inmunológico.

 
Fig. 5. Tecnología usada para el ADN recombinante en alimentos

Desventajas de los transgénicos

1. Posible desarrollo de resistencia ante nuevos fármacos por parte de las bacterias usadas como vectores o usadas como receptoras.
2. Posible alteración en el genoma humano, como mutaciones o delecciones, por el consumo continuo de sustancias o alimentos recombinantes.
3. Alteraciones en la producción o en los receptores hormonales por el consumo de fármacos recombinantes.
4. Problemas medioambientales junto con ambición por el dominio mundial usando la tecnología recombinante para crear bacterias altamente mortales e iniciar guerras biotecnológicas.
5. Posible asociación de virus y bacterias que darían como resultado el desarrollo de nuevas enfermedades altamente mortales y desconocidas tanto en reconocimiento como en tratamiento.

 
Fig. 6. Exceso de recombinaciones en alimentos