Una investigació liderada per l’IBEC ha analitzat l’activitat antimicrobiana d’histones humanes enfront de diferents bacteris, tant en solució com en biofilm. Els resultats són molt prometedors i obren la porta a trobar nous tractaments més efectius, especialment davant infeccions per Pseudomonas aeruginosa. Aquest bacteri és el principal responsable del desenvolupament de ferides cròniques i insuficiència pulmonar en pacients amb fibrosi quística i altres malalties respiratòries.
Els antibiòtics han salvat milions de vides de les malalties infeccioses, sent considerats un dels descobriments més rellevants del segle XX. No obstant això, l’ús (i abús) creixent dels antibiòtics al llarg de tots aquests anys ha portat al fet que molts bacteris desenvolupin resistència enfront d’aquests fàrmacs.
La resistència bacteriana als antibiòtics és una crisi global que dificulta el tractament d’infeccions comunes, i s’estima que és la causa d’almenys 1,27 milions de morts a escala mundial. Patògens com Escherichia coli, Staphylococcus aureus i Pseudomonas aeruginosa han desenvolupat resistència a múltiples antibiòtics, cosa que augmenta les taxes de mortalitat, prolonga les estades hospitalàries i eleva els costos sanitaris. Sense noves estratègies antimicrobianes, s’estima que per al 2050 les infeccions resistents podrien causar 10 milions de morts anuals a tot el món.
En un estudi recent, científics liderats per Eduard Torrents, investigador principal del grup “Infeccions bacterianes: teràpies antimicrobianes” de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) i professor agregat de la Universitat de Barcelona (UB), aporten resultats que poden ajudar en el desenvolupament de tractaments més efectius per combatre la resistència bacteriana. En el treball, publicat a la revista mSystems, de la Societat Americana de Microbiologia, han descrit que les histones humanes presenten activitat antimicrobiana enfront de diferents bacteris, entre elles a biopel·lícules de Pseudomonas aeruginosa, un dels 6 bacteris més resistents del món. Aquest treball s’ha desenvolupat en col·laboració amb el Dr. Albert Jordan del CSIC i les doctores Alicia Roque i Inmaculada Ponte de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).
Aquestes troballes suggereixen que l’ús d’histones o part d’aquestes proteïnes, sigui soles o en combinació amb antibiòtics o altres molècules amb activitat antimicrobiana, són una alternativa prometedora per combatre infeccions agudes i cròniques causades per patògens com P. aeruginosa i altres bacteris multiresistents.
Eduard Torrents
Les histones són proteïnes fonamentals en l’organització i regulació de l’ADN en totes les cèl·lules eucariotes, és a dir, en les quals l’ADN es troba dins d’un nucli. Això inclou, entre d’altres, els fongs, plantes i animals. No obstant això, a més d’aquesta funció, s’ha vist en determinades situacions que les histones del subtipus H1 poden ser alliberades a l’exterior de la cèl·lula i exercir activitat antimicrobiana enfront de bacteris, fongs, paràsits i virus. Aquesta activitat s’atribueix principalment a la unió de les histones a les membranes que embolcallen els microorganismes causant danys que finalment porten a la seva mort.
Els investigadors han analitzat l’activitat antimicrobiana de 3 subtipus de la histona humana H1 enfront de diferents bacteris observant específicament en P. aeruginosa una reducció de fins a un 70% en el nombre de bacteris després del tractament. A més, combinant les histones amb l’antibiòtic ciprofloxacina, l’efecte era més gran que quan s’administra cadascú per separat, cosa que obre la porta a desenvolupar còctels de tractaments més efectius.
L’equip de recerca també ha estudiat l’activitat de les histones davant les biopel·lícules de P. aeruginosa, trobant una reducció del 30% en la massa bacteriana. Les biopel·lícules, o biofilms, són comunitats de microorganismes que poden incloure bacteris, fongs i virus, adherits a superfícies vives o inerts, com teixits o òrgans, o dispositius mèdics. La seva particularitat rau en la secreció d’una matriu extracel·lular que encapsula i protegeix els microorganismes, dificultant l’acció del sistema immune i dels antibiòtics, cosa que les fa especialment difícils de tractar.
Els resultats s’han corroborat en assajos in vivo en cucs de la cera (Galleria mellonella) infectats amb P. aeruginosa. Les larves infectades tractades amb les histones van mostrar un augment en el temps de supervivència en comparació amb aquelles que no van rebre tractament. A més, el tractament no va causar cap efecte tòxic o negatiu.
Els resultats obtinguts són especialment rellevants, ja que els biofilms presenten una alta resistència als antibiòtics i provoquen infeccions molt greus. És crucial identificar noves molècules amb activitat antimicrobiana, així com nous mecanismes d’acció contra els biofilms per desenvolupar estratègies terapèutiques més eficaces. Els següents passos inclouen determinar la part molecular de la histona que té més capacitat antimicrobiana i validar l’ús de les histones a la clínica.
Article de referència:
Betsy Veronica Arévalo-Jaimes, Mónica Salinas-Pena, Inmaculada Ponte, Albert Jordan, Alicia Roque, Eduard Torrents. Antimicrobial and antibiofilm activity of human recombinant H1 histones against bacterial infections. mSystems (2024). DOI: 10.1128/msystems.00704-24
