Avances en secuenciación y métodos computacionales para identificar variaciones genéticas y fenotípicas en Staphylovovcus aureus de pacientes con ventilación mecánica

L'Staphylovovcus aureus es un microorganismo común que provoca diferentes efectos, puede no mostrar ningún tipo de síntoma o provocar la insuficiencia de órganos, la septicemia y la muerte. Su presencia no es necesariamente un signo de infección. Se encuentra a menudo colonizando las vías respiratorias superiores o los pulmones de forma inofensiva, pero en algunas personas se desarrolla una infección y los pacientes en ventiladores presentan un riesgo elevado de desarrollar infecciones y complicaciones potencialmente mortales. Esto supone un problema para los médicos, ya que no es fácil distinguir, en una fase inivial, si S. aureus que se encuentra en pacientes es benigno o es indicativo de una enfermedad grave. También se sugiere que los microbios se pueden adaptar y cambiar dentro de los pacientes para volverse más virulentos y desencadenar infección.

"Nuestro estudio se creó para examinar las características y la composición genética de las diferentes cepas de S. aureus, obtenidas de muestras de pacientes en ventilación mecánica", explica Cristina Prat, del grupo de Innovación en Infecciones Respiratorias y Diangóstico de la Tuberculosis en el Instituto de Investigación Germans Trias i Pujol (IGTP) y la red CIBER. "Miramos si el genoma de los microbios cambiaba como resultado de la selección para adaptarse a su entorno pulmonar y comparamos las características de las bacterias con los resultados clínicos para proporcionar más información a los médicos", añade. La investigación se ha publicado en la revista Toxins.

El grupo ha analizado un conjunto de 94 cepas, aisladas en distintos momentos, de 34 pacientes. Realizaron una caracterización completa de sus características físicas y secuenciaron sus genomas mediante métodos computacionales sofisticados para identificar relaciones entre las cepas. Por ello han trabajado con la Unidad de Genómica y Bioinformática de alto contenido en el IGTP, dirigida por Lauro Sumoy. Han desarrollado una herramienta, llamada Bacterial Typer, que ha implementado José Francisco Sánchez Herrero. Aunque se ajustó específicamente para S. aureus para este trabajo, también se puede utilizar para estudiar otros microorganismos.

"Nuestros resultados muestran que las diferentes cepas de S. aureus varían en una serie de factores que determinan su virulencia", explica Alicia Lacoma, primera autora del documento. No obstante, los investigadores no encontraron que las cepas en pacientes individuales adaptaran su virulencia o resistencia a los antibióticos. Tampoco encontraron que el nivel de toxicidad de las distintas cepas estuviera relacionado con el resultado en los pacientes. "Hemos encontrado una diferencia entre cepas de la bacteria en pacientes con neumonía y con peores resultados", continúa Lacoma. "Es muy importante encontrar formas para que los médicos decidan como gestionar los pacientes en función del tipo de S. aureus que tengan. Ahora hemos desarrollado estas herramientas que son potentes para estudiar las bacterias aisladas de los pacientes y continuaremos buscando cómo diferenciar los resultados que producen".

Este proyecto se ha desarrollado en colaboración con Fernando Arméstar de la Unidad de Curas Intensivas, en el Hospital Germans Trias i Pujol. El estudio cuenta con la financiación del Instituto de Salud Carlos III, junto con Fondos de Desarrollo Regional de la Comisión Europea. También recibió financiación de la red española de investigación sobre enfermedades respiratorias CIBER.

Artículo original

Lacoma, A.; Laabei, M.; Sánchez-Herrero, J.F.; Young, B.; Godoy-Tena, G.; Gomes-Fernandes, M.; Sumoy, L.; Plans, O.; Arméstar, F.; Prat, C. Genotypic and Phenotypic Characterization of Staphylococcus aureus Isolates from the Respiratory Tract in Mechanically-Ventilated Patients. Toxins 2021, 13, 122. https://doi.org/10.3390/toxins13020122