Els fags, també anomenats bacteriòfags, són virus que infecten bacteris i els destrueixen. Estan presents en tots els ecosistemes i són considerats una eina prometedora per a combatre bacteris resistents als antibiòtics. Aquest treball analitza com els fags s’adapten per a atacar diferents espècies del gènere Klebsiella, bacteris responsables d’infeccions hospitalàries greus i amb una gran resistència als antibiòtics.

Aquest tipus de bacteris tenen una mena d’“escut” extern anomenat càpsula, que varia molt entre ceps i actua com a barrera contra l’entrada dels fags i l’activitat dels antibiòtics. Estudis previs del grup de Virologia Ambiental i Biomèdica, liderat per la professora de Genètica de la UV Pilar Domingo-Calap, en el I2SysBio, van demostrar l’especificitat de la càpsula de la majoria de fags de Klebsiella.

Per a infectar, cada fag necessita reconèixer aquesta càpsula, però no tots ho fan igual. Els fags especialistes ataquen només un tipus concret de càpsula, mentre que els generalistes poden infectar diversos ceps amb càpsules diferents. A través d’aquest estudi, les investigadores han pogut revelar quins mecanismes permeten a certs fags ampliar el seu rang d’atac, una informació clau per a dissenyar tractaments més eficaços contra bacteris multiresistents.

Segons han pogut demostrar, la clau d’aquesta “adaptació” està en unes proteïnes especialitzades que els fags utilitzen per a reconèixer la càpsula protectora dels bacteris. Aquestes proteïnes, anomenades proteïnes d’unió al receptor, són molt més “flexibles” en els fags generalistes, la qual cosa els permet evolucionar ràpidament i atacar múltiples tipus de càpsules. En canvi, els fags especialistes tenen proteïnes més rígides, que en limiten la capacitat d’adaptació.

Així, amb aquesta investigació contribueixen a l’estudi del procés d’adaptació que duen a terme diferents fags per a ampliar el seu rang d’hostes –infectar diferents ceps–. “La dificultat d’aquest assaig va ser estudiar l’evolució de diversos fags en una mateixa comunitat viral, i la seua adaptació a un ambient complex compost per nombrosos bacteris amb diferents tipus capsulars”, explica Ferriol-González, coautora de l’article.

A més, les investigadores van observar que els fags poden intercanviar gens entre si, de manera que acceleren la seua evolució i amplien el seu rang d’acció. Aquesta troballa obri noves vies per a dissenyar teràpies basades en fags contra infeccions resistents, un problema creixent en salut pública.

Desenvolupament de tractaments més eficaços

Els bacteris del gènere Klebsiella, model utilitzat per a l’estudi, estan inclosos en la llista de patògens bacterians prioritaris de l’OMS. “Els fags que infecten Klebsiella són de gran interès a causa de la problemàtica que planteja aquest bacteri. Comprendre com evolucionen i s’adapten pot ser clau per a desenvolupar teràpies basades en fags, més eficaces i personalitzades per a cada pacient”, afirma Ferriol-González.

“Aquest estudi és un pas avant en el disseny de teràpies personalitzades basades en fags, i obri les portes a poder utilitzar l’evolució dirigida per a optimitzar proteïnes d’interès, a més d’ampliar-ne el rang tal com hem demostrat”, explica Pilar Domingo-Calap.

En aquest sentit, Domingo-Calap destaca: “l’ús de fags com a teràpia està cada vegada més a l’alça, però encara queda molt per entendre. Comprendre els mecanismes d’interacció fag-bacteri, l’evolució i adaptació viral, així com les relacions ecològiques permet dissenyar teràpies adaptades més eficaces. Des del nostre grup d’investigació, avancem cap al coneixement en aquest camp, des de la ciència fonamental a l’aplicació terapèutica a través de la nostra spin-off, Evolving Therapeutics”, conclou.

Referència:

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