Caracterización molecular de los estafilococcus

​El Laboratorio de Referencia e investigación en Infecciones Relacionadas con la Asistencia Sanitaria dispone de un Programa de Vigilancia de Staphylococcus aureus y Estafilococos coagulasa negativa y de la siguiente cartera de servicios:

Estafilococos coagulasa negativa

Identificación:

Por secuencia del gen 16S del ARN ribosómico

Por secuencia del gen rpoB

Por secuencia del gen tuf

Marcadores moleculares

Perfil por PFGE

SSC

mec

MLST

Detección de genes

Genes mec

Genes de resistencia

Mecanismos de resistencia al linezolid

Dominio V del gen 23S ARNr

Gen rplC (riboproteína L3)

Gen rplD (riboproteína L4)

Gen rplV (riboproteína L22)

 

Staphylococcus aureus

Identificación:

PCR del gen Sau

Por secuencia del gen 16S del ARN ribosómico

Por secuencia del gen rpoB

Por secuencia del gen tuf

Marcadores moleculares

PFGE

MLST

SSC

mec

Spa-tipo

Detección de genes

Genes mec

Gen PVL

Toxinas exfoliativas (SST)

Toxina del Shock Tóxico (TSST)

Investigación en infecciones multirresistentes

La emergencia y diseminación global de cepas bacterianas de diferentes especies con resistencia a distintas clases de antibióticos (cepas multirresistentes) supone una amenaza para la eficacia del tratamiento antibiótico. El Antibiotic Resistance Global Report publicado por la Organización Mundial de la Salud en 2014 destacó altas tasas de resistencia en varias especies de bacterias patógenas en cada una de las seis regiones incluidas en el estudio (WHO; 2014). Las infecciones causadas por bacterias resistentes están asociadas a una mortalidad significativa, produciendo más de 700.000 muertes al año, y se estima que esta cifra llegará a 10 millones de muertes anuales en 2050, si no cambia la tendencia actual (Antimicrobial Resistance Rev; 2015). En 2017, la Organización Mundial de la Salud identificó las especies bacterianas frente a las que deberían implementarse nuevas medidas de tratamiento y prevención (WHO 2017). En este informe se clasificaron las especies Gram negativas multirresistentes.

Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa y Klebsiella pneumoniae con la prioridad más alta (Priority 1: Critical). Las tasas de resistencia a los antimicrobianos de primera línea de estas bacterias Gram-negativas multirresistentes se han incrementado a nivel global durante la última década, complicando significativamente el manejo clínico de las infecciones producidas por estos microorganismos. En este contexto, nuestro grupo está desarrollando las siguientes líneas de investigación:

1. Desarrollo de vacunas para infecciones multirresistentes

Esta línea de investigación tiene como objetivo del desarrollo preclínico de vacunas profilácticas y anticuerpos monoclonales terapéuticos para infecciones producidas por bacterias Gram negativas multirresistentes de difícil manejo clínico debido a la resistencia antimicrobiana. La investigación realizada en esta línea tiene como objetivo identificar y caracterizar antígenos de las bacterias multirresistentes (Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae y Pseudomonas aeruginosa) que sirvan para el desarrollo de anticuerpos monoclonales y vacunas a través de estudios epidemiológicos, genómicos y proteómicos.

2. Caracterización de tratamientos novedosos para infecciones multirresistentes

Esta línea de investigación tiene como objetivo identificar y caracterizar nuevos tratamientos basados en moléculas novedosas y/o combinaciones de antibióticos existentes para infecciones producidas por bacterias Gram negativas multirresistentes.  También se emplean técnicas moleculares y "omicas" para la identificación de nuevas dianas para el desarrollo de antibióticos novedosas. 

3. Desarrollo de vacunas frente a SARS-CoV-2

Debido la situación producida por la propagación del SARS-CoV-2 urge la realización de estudios que tienen como objetvo el desarrollo de vacunas profilácticas.  Nuestro grupo lidera el desarrollo de un prototipo de vacuna basado en ADN plasmídico que expresa antígenos de SARS-CoV-2 y la caracterización de la respuesta inmune inducida por esta vacuna en un modelo murino de inmunización.

Resistencia a Antibióticos

1. Resistencia a antibióticos (RA): vigilancia y epidemiología basadas en la genómica. Esta línea se centra en la vigilancia molecular y epidemiológica de patógenos prioritarios multirresistentes, integrando herramientas genómicas avanzadas para comprender su evolución, diseminación y mecanismos de resistencia, en alineación con el Centro Europeo para la Prevención y el Control de las Enfermedades (ECDC).

a) Vigilancia genómica de patógenos prioritarios. Se aborda el estudio sistemático de bacterias resistentes a antibióticos de alto impacto clínico y epidemiológico:

• Enterobacterales productores de carbapenemasas.
• Acinetobacter baumannii resistente a carbapenémicos.
• Pseudomonas aeruginosa resistente a carbapenémicos.
• Haemophilus influenzae causante de enfermedad invasiva.
• Staphylococcus aureus resistente a meticilina (MRSA).

Las actividades incluyen:

• Caracterización mediante secuenciación genómica completa (WGS) para identificar determinantes de resistencia, virulencia y linajes circulantes.
• Identificación y seguimiento de clones de alto riesgo y eventos de diseminación epidémica.
• Análisis filogenéticos para reconstruir rutas de transmisión local, nacional e internacional.
• Estudio de elementos genéticos móviles (plásmidos, integrones, transposones) implicados en la diseminación de genes de resistencia a los antibióticos.

b) Estudios multicéntricos y redes colaborativas

• Coordinación de estudios multicéntricos nacionales e internacionales para evaluar tendencias temporales y geográficas.
• Integración en redes europeas de vigilancia genómica.
• Comparación estandarizada de datos entre centros mediante pipelines bioinformáticos estandarizados.

c) Integración de genómica en sistemas de vigilancia

• Desarrollo de infraestructuras para incorporar datos WGS en programas nacionales de vigilancia.
• Generación de informes en tiempo real para apoyar medidas de control de infecciones hospitalarias.
• Transferencia de evidencia científica a autoridades sanitarias para diseño de políticas públicas.

El objetivo estratégico es evolucionar desde una vigilancia fenotípica clásica hacia una vigilancia predictiva basada en genómica, capaz de anticipar la emergencia y expansión de nuevos mecanismos de resistencia.

2. Nuevas estrategias terapéuticas frente a bacterias multirresistentes a los antibióticos. Esta línea aborda el desarrollo de terapias innovadoras que complementen o sustituyan a los antibióticos tradicionales frente a bacterias multirresistentes.

a) Diagnóstico rápido de resistencia a antibióticos. Desarrollo de ensayos de inmunocromatografía de flujo lateral para detección rápida de carbapenemasas y otros mecanismos de resistencia directamente desde muestras clínicas, mediante generación de anticuerpos monoclonales ultrasensibles dirigidos a proteínas específicas de resistencia, para reducir el tiempo de diagnóstico y facilitar la terapia antimicrobiana dirigida.

b) Plataforma integral de análisis genómico. Diseño de una plataforma bioinformática automatizada para detección de genes y mutaciones asociadas a resistencia a partir de datos genómicos. Incorporación de algoritmos predictivos basados en aprendizaje automático para inferir fenotipo de resistencia. Integración con sistemas hospitalarios para soporte a la decisión clínica en tiempo real. El objetivo es transformar los datos genómicos en herramientas operativas para la práctica clínica.

c) Terapias basadas en oligonucleótidos. Desarrollo de oligonucleótidos antisentido capaces de bloquear la expresión de genes esenciales o determinantes de resistencia. Optimización de sistemas de difusión para permitir su entrada en bacterias extracelulares. Conjugación con bacteriocinas para mejorar especificidad y capacidad de internalización. Evaluación en modelos preclínicos de infección por patógenos multirresistentes. Esta estrategia permite modular genéticamente la bacteria sin recurrir a antibióticos convencionales.

d) Terapias celulares avanzadas (CAR-NK derivadas de iPSC). Desarrollo de células NK modificadas con receptores quiméricos (CAR) dirigidos frente a determinantes bacterianos específicos. Uso de células derivadas de iPSC (células madre pluripotentes inducidas) que permiten expansión indefinida y producción clonal estandarizada. Optimización de procesos de fabricación reproducibles y escalables, facilitando cumplimiento regulatorio. Evaluación de seguridad, especificidad y eficacia en modelos experimentales. El objetivo es explorar estrategias inmunoterapéuticas aplicadas a infecciones por bacterias multirresistentes.

3. Terapia con bacteriófagos y estrategias anti-persistencia. Esta línea se centra en el desarrollo y estandarización de bancos de fagos para su uso en infecciones bacterianas crónicas y en el desarrollo de estrategias anti-persistencia para erradicar subpoblaciones bacterianas tolerantes.

• Aislamiento, caracterización genómica y funcional de bacteriófagos líticos activos frente a patógenos prioritarios (p. ej., Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Staphylococcus aureus).
• Creación de colecciones bien definidas, con trazabilidad, secuenciación completa y ausencia de genes de virulencia o resistencia transferibles.
• Estandarización de protocolos de producción bajo condiciones GMP, control de calidad, estabilidad y formulación (tópica, inhalada, intravenosa). o Evaluación preclínica y clínica de cócteles de fagos y estrategias combinadas fago-antibiótico.
• Uso de fagos con capacidad de penetración en biopelículas o modificados para expresar enzimas degradadoras de matriz extracelular.
• Modelos in vitro e in vivo de infección crónica para evaluar eficacia terapéutica y prevenir recaídas.

El objetivo final es diseñar terapias combinadas capaces de erradicar tanto bacterias activamente replicativas como subpoblaciones tolerantes.

4. Medicina personalizada y diagnóstico avanzado en RA. Esta línea aborda la resistencia a antibióticos (RA) desde un enfoque de medicina de precisión, integrando datos clínicos, microbiológicos y genómicos para optimizar el tratamiento individualizado.

• Integración de secuenciación genómica completa (WGS) para identificar determinantes de resistencia y virulencia en tiempo real.
• Diseño de algoritmos de decisión clínica que combinen datos genómicos y características del paciente.
• Desarrollo de modelos predictivos de respuesta terapéutica basados en inteligencia artificial. o Implementación de terapias dirigidas (antibióticos específicos, combinaciones racionales, uso de fagos personalizados).
• Implementación de plataformas “point-of-care” para reducir el tiempo a tratamiento efectivo.

El objetivo es reducir el uso empírico de antibióticos de amplio espectro, mejorar resultados clínicos y disminuir la presión selectiva.

5. Impacto clínico, microbioma y resistoma humanos. Esta línea estudia cómo la hospitalización y la exposición a antibióticos modifican el microbioma intestinal y el resistoma, y cómo estos cambios influyen en la aparición de infecciones por bacterias resistentes.

a) Impacto de la hospitalización en microbioma y resistoma

• Estudios longitudinales en pacientes hospitalizados para caracterizar cambios en diversidad microbiana mediante metagenómica.
• Análisis del resistoma (conjunto de genes de resistencia presentes en la microbiota) antes, durante y después de la hospitalización.
• Identificación de factores clínicos asociados a disbiosis y expansión de patógenos oportunistas.

b) Relación microbiota–RA–evolución clínica

• Evaluación del papel de la pérdida de diversidad intestinal en la colonización por bacterias multirresistentes.
• Estudio de transferencia horizontal de genes de resistencia dentro del microbioma.
• Correlación entre perfiles de microbiota y desenlaces clínicos (infección, recaída, mortalidad).
• Desarrollo de estrategias preventivas (probióticos racionales, trasplante de microbiota fecal, moduladores metabólicos) para restaurar el equilibrio microbiano y reducir riesgo de infección.

El objetivo es comprender el ecosistema microbiano humano como reservorio dinámico de resistencia a antibióticos y como diana potencial para intervenciones terapéuticas y preventivas.