Un estudio revela cómo ciertos virus evolucionan y se adaptan para infectar nuevas bacterias

Los fagos, también llamados bacteriófagos, son virus que infectan bacterias y las destruyen. Están presentes en todos los ecosistemas y son considerados una herramienta prometedora para combatir bacterias resistentes a los antibióticos. Este trabajo analiza cómo los fagos se adaptan para atacar diferentes especies del género Klebsiella, bacterias responsables de infecciones hospitalarias graves y con una gran resistencia a los antibióticos.

Este tipo de bacterias tienen una especie de “escudo” externo llamado cápsula, que varía mucho entre cepas y actúa como barrera contra la entrada de los fagos y la actividad de los antibióticos. Estudios previos del grupo de Virología Ambiental y Biomédica, liderado por la profesora de Genética de la UV Pilar Domingo-Calap, en el I2SysBio, demostraron la especificidad de la cápsula de la mayoría de fagos de Klebsiella.

Para infectar, cada fago necesita reconocer esa cápsula, pero no todos lo hacen igual. Los fagos especialistas atacan solo un tipo concreto de cápsula, mientras que los fagos generalistas pueden infectar varias cepas con cápsulas diferentes. A través de este estudio, las investigadoras han podido desvelar qué mecanismos permiten a ciertos fagos ampliar su rango de ataque, una información clave para diseñar tratamientos más eficaces contra bacterias multirresistentes.

Según han podido demostrar, la clave de esta “adaptación” está en unas proteínas especializadas que los fagos utilizan para reconocer la cápsula protectora de las bacterias. Estas proteínas, llamadas proteínas de unión al receptor, son mucho más “flexibles” en los fagos generalistas, lo que les permite evolucionar rápidamente y atacar múltiples tipos de cápsulas. En cambio, los fagos especialistas tienen proteínas más rígidas, que limitan su capacidad de adaptación.

Así, con esta investigación contribuyen al estudio del proceso de adaptación que llevan a cabo diferentes fagos para ampliar su rango de hospedadores -infectar diferentes cepas-. “La dificultad de este ensayo fue estudiar la evolución de diversos fagos en una misma comunidad viral, y su adaptación a un ambiente complejo compuesto por numerosas bacterias con diferentes tipos capsulares”, explica Ferriol-González, coautora del artículo.

Además, las investigadoras observaron que los fagos pueden intercambiar genes entre sí, acelerando su evolución y ampliando su rango de acción. Este hallazgo abre nuevas vías para diseñar terapias basadas en fagos contra infecciones resistentes, un problema creciente en salud pública.

Desarrollo de tratamientos más eficaces

Las bacterias del género Klebsiella, modelo utilizado para el estudio, está incluida en la lista de patógenos bacterianos prioritarios de la OMS. “Los fagos que infectan Klebsiella son de gran interés debido a la problemática que plantea esta bacteria. Comprender cómo evolucionan y se adaptan puede ser clave para desarrollar terapias basadas en fagos, más eficaces y personalizadas para cada paciente”, afirma Ferriol-González.

“Este estudio es un paso adelante en el diseño de terapias personalizadas basadas en fagos, y abre las puertas a poder utilizar la evolución dirigida para optimizar proteínas de interés, además de ampliar el rango tal y como hemos demostrado”, explica Pilar Domingo-Calap.

En este sentido, Domingo-Calap destaca que “el uso de fagos como terapia está cada vez más en auge, pero todavía queda mucho por entender”. “Comprender los mecanismos de interacción fago-bacteria, la evolución y adaptación viral, así como las relaciones ecológicas permiten diseñar terapias adaptadas más eficaces. Desde nuestro grupo de investigación, avanzamos hacia el conocimiento en este campo, desde la ciencia fundamental a la aplicación terapéutica a través de nuestra spin-off, Evolving Therapeutics”, concluye.

Referencia:

Ferriol-González, C., Domingo-Calap, P. (2025). The host range of generalist and specialist phages in capsule-diverse Klebsiella hosts is driven by the evolvability of receptor-binding proteins. PLOS Biology, 23(11), https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003515