Terapia Génica en Salmonelosis

Terapia Génica en Salmonelosis

Salmonella enterica: un aliado en la terapia contra el cáncer

Salmonella enterica es una especie de bacterias anaeróbicas facultativas que han sido empleadas con gran éxito como vector bacteriano vivo atenuado con fines vacunales. Recientemente se ha documentado que S. enterica tiene propiedades importantes para ser considerada como agente terapéutico contra el cáncer. Estudios preclínicos y clínicos han demostrado que S. enterica coloniza tumores sólidos, semisólidos y metástasis, además de que contribuye a disminuir la resistencia a los tratamientos.

Salmonella enterica serovar Typhi (S. Typhi), que infecta al humano, y Salmonella enterica serovar Typhimurium (S. Typhimurium), que infecta al ratón y al humano, han llamado la atención por la disponibilidad de cepas atenuadas con baja toxicidad y por su alta especificidad por el tejido tumoral, incluyendo las metástasis.

Genes:
Atenuación bacteriana: mutaciones en los genes msbB y purI
Tratamiento contra el cáncer: expresión del gen que codifica para la enzima sPNP, silenciamiento de la proteína gp-170 codificada por el gen MDR.

Vector: Cepa VNP20009 de S. Typhimurium con mutaciones en los genes msbB (que afectan la formación de lípido A, reduciendo la toxicidad asociada al lipopolisacárido) y purI (que la hace dependiente de una fuente externa de adenina). + siRNA u otras mutaciones en el genoma bacteriano

Órgano a tratar:  Carcinoma de pulmón, carcinoma de colon, cáncer de próstata, linfoma metastásico de células T y linfoma de células B

Vía de administración: vía intravenosa y vía intraperitoneal.

Resultados: En todos los casos descritos, la liberación de los siRNA mediada a través de S. enterica en los diferentes modelos murinos de cáncer indujo la regresión de los tumores. El uso potencial de cepas atenuadas de S. enterica serovar Typhi y Typhimurium como una alternativa prometedora para resolver problemas inherentes a la terapia con agentes quimioterapéuticos, debido a que estos vectores vivos atenuados presentan una gran selectividad por el tejido tumoral y metástasis, y sensibilizan a las células tumorales a la quimioterapia.

Bibliografúa

Madrid D. Realizar ingeniería genética en la Salmonella podría proporcionar una terapia anti cáncer. Diario medicocom. 2015. Disponible en: http://www.diariomedico.com/2015/04/14/area-cientifica/especialidades/microbiologia/realizar-ingeniera-genetica-salmonella-podria-proporcionar-terapia-anti-cancer

Respuesta a la pregunta

¿Cuáles son las causas de las mutaciones en los genes causantes de la Esquizofrenia y por qué se producen?

La genética de la esquizofrenia es completamente heterogénea, siendo real el caso de encontrar dos personas esquizofrénicas que no presenten relación alguna en cuanto a la sintomatología, ya que la susceptibilidad en diferentes personas es causada por la combinación de diferentes genes de efecto menor y su interacción con el ambiente,

• Los transposones, o genes saltarines que cambian de posición en el genoma en las ucélulas precursoras de las neuronas, son una causa mayor de la esquizofrenia. Éstos se insertan cerca de genes esenciales para el desarrollo y el funcionamiento del cerebro. Así no solo alteran su actividad, sino también la forma en que responden al entorno. La regulación de los genes depende precisamente de las secuencias de ADN que tienen al lado, y el transposón protagonista de este estudio, llamado L1, contiene secuencias especializadas en responder al entorno y regular a los genes vecinos
• Las regiones con mutaciones más significativas se localizan en 1q, 5p, 5q, 6q, 6p, 8p, 10p, 13q, 15q y 18. También polimorfismos relcionados con la enfermedad en el gen Disbindina (DTNBP) en el cromosoma 6p, polimorfismos en el gen de la neuregulina 1 en el cromosoma 8p y polimorfismos en el gen G72 del cromosoma 13q.

• Los genes G72 y DAAO se encuentran relacionados con una mayor vulnerabilidad a la esquizofrenia
• El gen que codifica para la prolina deshidrogenasa (PRODH2), otro gen ubicado en la región de la deleción VCF, podría tener algún tipo de efecto en la enfermedad, la PRODH2 actúa como precursor del glutamato y es la prolina la que afecta potencialmente las sinapsis glutaminérgicas. Estudios posteriores en modelo de ratas que presentan un estado inactivo del gen PRODH2 mostraron irregularidades de tipo senso-motoras como las que se describen en los síntomas de la esquizofrenia.
• El gen que codifica para la Disbindina que se encuentra ubicada en el cromosoma 6p22.3, ésta se manifiesta en las terminales presinápticas con funciones específicas tanto en la formación y mantenimiento de la sinapsis, como en la transducción de señales.
• Otro gen que podría estar implicado es el que codifica para la proteína NOTCH4 y se encuentra ubicado en el cromosoma 6p21.3,

Bibliografía:

Raventós Vorst, Henriette. Bases genéticas de la esquizofrenia: “Nurture vrs Nature”. Actualidades en Psicología. [Internet) 2003, Vol. 19, No. 106, 131-138. (acceso 8 de julio de 2016). Disponible en: http://www.revistas.ucr.ac.cr/index.php/actualidades/article/view/52/41

Sampedro Javier. Los genes saltarines son una causa de la esquizofrenia. El País-Sociedad. [Internet] 2014. España. (acceso 8/julio/2016). Disponible en: http://sociedad.elpais.com/sociedad/2014/01/02/actualidad/1388682829_792427.html 

Causas de la Esquizofrenia. Universidad de Catilla-La Mancha. [internet] 2008. (acceso 8 de julio de 2016). Disponible en: http://www.uclm.es/profesorado/jorgelaborda/Articulos_2008/Articulos_2008/Entries/2008/4/7_Causas_de_la_esquizofrenia.html 

Ejemplo de Terapia con Stem Cell en Salmonelosis

La infección por Salmonella activa vías de señalización relacionadas con las células madre in vivo, ya que varias investigaciones demuestran que la infección bacteriana por Salmonella altera la expresión de Wnt y marcadores de células madre.

En este estudio se  demuestra que en el tracto intestinal después de la exposición a Salmonella typhimurium  aumenta la producción de  SCF (factor de células madres), lo cual resulta ser importante respuesta del tracto intestinal; además utilizando un modelo de asa intestinal de ratón, se detectaron mayores niveles de ARNm SCF a 2-4 horas después de estar en contacto con Salmonella, ésto se demostró mediante un examen de ELISA. Se determinó que los ratones que tienen mutaciones en los parches blancos (W) locus, que codifica la CF-receptor (c-kit), son significativamente más susceptibles a Salmonella.

También se observó que los niveles de mRNA  de Wnt3, 6 y 9 aumentaron significativamente en las células epiteliales intestinales por Salmonella e incluso datos de inmunotinción de Igr5, un marcador de células madre intestinal, muestra la ubicación de las células madre en la base de las criptas en los intestinos de ratones infectados con Salmonella, aparte de células madre intestinal, también se observó la presencia de las vías Wnt, Notch y Jagged 1. En conclusión, todos estos datos indican que la infección por Salmonella induce un cambio dinámico en las células madre.

Bibliografía

1. Klimpel G, Langley k, Abrams J y Niesel D. A role for stem cell factor (SCF): c-kit interaction(s) in the intestinal tract response to Salmonella typhimurium infection. The Journal of experimental medicine. Vol. 184 no. 1. (acceso el 03/07/2016) Disponible en: http://jem.rupress.org/content/184/1/271

Ejemplo de transgénico en Salmonelosis

Vacunas a base de subunidades del agente patógeno 

La estrategia básica estriba en manipular un agente patógeno para eliminarle genes de virulencia mientras que retiene su capacidad de estimular el sistema inmunitario. De esta forma, el microbio manipulado se podría emplear como vacuna viva atenuada segura, sin miedo a que revierta al tipo virulento, como pasa hoy.

En el caso de Salmonella se ha ensayado quitarle ciertos genes no relacionados con la virulencia, pero que al desaparecer convierten a la cepa en atenuada (disminución de su virulencia en un millón de veces). Las cepas de Salmonella atenuadas tienen la capacidad de invadir las células M de la mucosa intestinal y de migrar a las células linfoides del sistema retículoendotelial donde, en lugar de producir enfermedad, activan de forma eficaz las repuestas inmunes humoral y celular contra el microorganismo y aquellos antígenos heterólogos recombinantes que la bacteria puede expresar y transportar. Han mostrado su efectividad en ovejas, bovinos, pollo e incluso, más recientemente, en humanos. 

Los continuos esfuerzos cientificos y tecnológicos en el campo de la vacunación con vectores vivos atenuados sugieren que Salmonella es una herramienta potencialmente útil para enfrentar el constante reto de la fiebre tifoidea.

Ventajas de los Transgénicos

1. Posibilidad de incorporar características nutricionales en distintos alimentos.
2. En la agricultura, resistencia a plagas y enfermedades conocidas; por ejemplo, por inclusión de toxinas bacterianas, como las de Bacillus thuringiensis específicas contra determinadas familias de insectos.
3. Capacidad de los alimentos para utilizarse como medicamentos o vacunas para la prevención y el tratamiento de enfermedades.
4. Aumento en la producción de los alimentos con un sustancial ahorro de recursos.
5. Aceleración en el crecimiento de las plantas y animales.

Desventajas de los Transgénicos

1. Incremento de sustancias tóxicas en el ambiente.
2. Perdida de la biodiversidad y contaminación del suelo.
3. Resistencia de los insectos y hierbas indeseadas ante antibióticos desarrollados para su contención.
4. Posibles intoxicaciones debido a alergias o intolerancia a los alimentos procesados.
5. Daños irreversibles e imprevesibles a plantas y animales tratados.

Bibliografía

1. Molina Muñoz Isabel María. (sede Web).  2008 (acceso 26 de junio del 2016). Disponible en: http://www2.uned.es/experto-biotecnologia-alimentos/TrabajosSelecc/IsabelMolina.pdf
2. Biomédica. Vacuna atenuada de Salmonella como vector de antígenos heterólogos . (sede Web). Colombia: Oscar Gómez. 2000 (acceso 26 de junio de 2016). Disponible en: http://www.revistabiomedica.org/index.php/biomedica/article/view/1056
3. Revista Digital Universitaria. Alimentos Transgénicos: ¿Qué tan seguro es su consumo?.  (sede Web). María Fernández. 2009 (acceso 26 de junio de 2016). Disponible en: http://www.revista.unam.mx/vol.10/num4/art24/art24.pdf
4. Mi Piel Sana. Alimentos transgénicos: Ventajas y Desventajas. (sede Web). 2016. (acceso 26 de junio de 2016). Disponible en: http://www.mipielsana.com/alimentos-transgenicos/

ADN recombinante artificial en la Salmonelosis

El ADN recombinante artificial es aquel que se obtiene con el uso de ingeniería genética para innovaciones biotecnológicas como el desarrollo de vacunas.

Por ejemplo, se utilizan técnicas recombinantes de atenuación de cepas de Salmonella para producir vacunas contra la salmonelosis.

Esta técnica consiste en manipular el material genético de la bacteria para introducir mutaciones y aumentar así la estabilidad de la atenuación, de manera que la probabilidad de una reversión sea nula o muy baja. Estas mutaciones en bacterias son generalmente inserciones de transposones (Tn) o deleciones (d) que inactivan o remueven porciones de genes, respectivamente, involucrados en procesos metabólicos o que codifican para factores de virulencia. Por ejemplo, las mutaciones aroA, asd o cya::Tn10, individualmente o en combinación, disminuyen la virulencia de Salmonella o Shigella, sin afectar la producción de inmunógenos.

Las cepas de Salmonella atenuadas tienen la capacidad de invadir las células M de la mucosa intestinal y de migrar a las células linfoides del sistema retículoendotelial donde, en lugar de producir enfermedad, activan de forma eficaz las repuestas inmunes humoral y celular no sólo contra el microorganismo mismo, sino también contra aquellos antígenos heterólogos recombinantes que la bacteria puede expresar y transportar. Estos estudios han mostrado su efectividad en ovejas, bovinos, pollos y recientemente en humanos.

Bibliografía:

1. García Fernando. Métodos moleculares para el desarrollo de vacunas. Acta pediátr. costarric (sede Web). 1999; 13( 2 ): 55-59. (acceso 19 de Junio de 2016) Disponible en: http://www.scielo.sa.cr/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1409-00901999000200002
2. Gómez Oscar. Vacuna atenuada de Salmonella como vector de antígenos heterólogos. Biomédica. (sede Web). 2000; 20(2): 131-143. (acceso 19 de Junio de 2016). Disponible en: http://www.revistabiomedica.org/index.php/biomedica/article/view/1056/1171

Ejemplo de ADN recombinante en la naturaleza

La recombinación genética es un proceso biológico que se produce normalmente en todos los organismos, con el uso coordinado de las enzimas de restricción y de los vectores moleculares, es posible aislar una secuencia de ADN de cualquier organismo e inserirla en el ADN de otro. Las formas vivas que han sufrido tal transformación y que contienen un ADN extraño son llamadas transgénicas.

En la naturaleza la recombinación genética se presenta tanto en procariotas como en eucariotas.  

Procariotas: la recombinación genética se produce mediante transferencia de fragmentos de ADN a una célula receptora, dependiendo del origen del ADN donador, se distinguen 3 procesos de recombinación: transformación, transducción y conjugación.

Eucariotas; En los eucariotas la recombinación homóloga (entre fragmentos de ADN de secuencias homólogas) se produce durante la meiosis entre cromosomas homólogos (materno y paterno). Una vez que los cromosomas homólogos están perfectamente apareados se produce el fenómeno de entrecruzamiento (crossing-over) en el cual las cromatidas homólogas no hermanas intercambian material genético. La recombinación genética resultante es la responsable de la variación genética en las generaciones.

Bibliografía:

1. FIBAO (sede Web).  2014 (acceso 19 de junio del 2016). Disponible en: http://medmol.es/glosario/recombinacion/

2.  Marcelo Goyanes. Meiosis y variabilidad genética. (sede Web). Genética Molecular. 2010. (acceso 19 de junio de 2016). Disponible en: https://biologiamyblog.files.wordpress.com/2010/02/meiosis_variabilidad1.pdf

3. Unión Vegetariana Internacional. Ingeniería genética o tecnología del ADN recombinante. (sede Web). 2015 (acceso 19 de junio del 2016). Disponible en:  http://www.ivu.org/spanish/trans/ssnv-genetic.html

Prueba molecular para la Salmonelosis

PCR

1. La técnica de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y la técnica PCR-TR (real time PCR), ambas tecnologías moleculares basadas en la amplificación in vitro del ADN; esta última tiene la ventaja de que lleva a cabo simultáneamente los procesos de amplificación y detección en el mismo vial y que determina la cantidad de ADN sintetizado en cada momento de la reacción. 

2. A diferencia de los métodos tradicionales, que requieren cuatro a seis días para dar un resultado definitivo, por el método de PCR y PCR TR se logra en sólo un día dependiendo de diversas modificaciones en el protocolo de trabajo. 

3. La técnica de PCR y PCR TR son las técnicas cada vez más utilizada en los laboratorios de microbiología por su mayor sensibilidad y especificidad (99%) frente a las técnicas tradicionales para el diagnóstico de Salmonella spp. Los resultados de la PCR son rápidos permitiendo la obtención de resultados en 18 a 26 h con la capacidad para procesar grandes cantidades de muestras en poco tiempo.

4. El método de PCR es capaz de identificar de forma directa genes asociados a la virulencia de Salmonella spp., como herramienta adicional al diagnóstico tradicional de este patógeno, y que además brinde información importante en términos de salud pública en un corto plazo.

5. La técnica de PCR es una herramienta base para la detección de Salmonella. La detección de factores de virulencia, como el gen invA, brinda información que va desde la identidad de una bacteria determinada hasta su potencial virulento, ya que la producción de cuadros clínicos depende, en gran medida, de los genes de virulencia que posea la bacteria y, como beneficio adicional permite un resultado presuntivo en menor tiempo.

Bibliografía

• Achí R, Barrantes K, García C, Chacón L. Estandarización de una PCR para la detección del gen invA de Salmonella spp. en lechuga. Revista de la Sociedad Venezolana de Microbiología. 2010: 30 (1) (acceso 10 de junio de 2016). Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=199416355005
• Igna E.  Diagnóstico molecular y sus ventajas frente al método tradicional para l detección de Salmonella spp. en carcasas porcinas. Universidad Nacional Mayor de San Marcos: Sirivus. (acceso 11 de junio de 2016) Disponible en: http://veterinaria.unmsm.edu.pe/files/diagnostico_molecular_inga.pdf
• SCIELO. Estandarización de una PCR para la detección del gen invA deSalmonella spp. en lechuga. (sede Web). Venezuela: Luz Chacón, Kenia Barrantes, Cristina García, Rosario Achí. 2010 (acceso 11 de junio de 2016). Disponible en: http://www.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1315-25562010000100005
• SCIELO. Determinación de Salmonella spp. por PCR en tiempo real y método convencional en canales de bovinos y en alimentos de la vía pública de Montería, Córdoba. (sede Web). Venezuela: Edna Yánez, Salim Máttar, Alba Durango. 2008 (acceso 11 de junio de 2016). Disponible en: http://www.scielo.org.co/pdf/inf/v12n4/v12n4a03

Pruebas de tamizaje y confirmatoria para la Salmonelosis

Las pruebas de tamizaje utilizadas para identificar Salmonella spp. son: Discos de AMP, AMC, CEP, FOX y C3G (CTX, CAZ) o C2G (CXM).

Y pruebas confirmatorias como son:  Caracterización de la enzima (PCR, hibridación con sondas específicas de familia, punto isoeléctrico, secuenciación de ADN.

Para identificar el género Salmonella spp. Se realiza dos pruebas químicas de tamizaje:

     1.- Agar triple azúcar hierro (TSI)

     2.- Agar lisina hierro (LIA)

Bibliografía:

1. PAHO-USAID. Detección de mecanismos de resistencia a los antimicrobianos en el laboratorio. (sede Web). Estados Unidos. (acceso 04 de junio de 2016). Disponible en:    http://www.paho.org/PAHO-USAID/dmdocuments/AMR_Deteccion_Mecanismos_Resistencia_Antimicrobianos_Laboratorio.pdf

2. Mariela Ibar. Salmonella spp. (sede web). 2013 (acceso 04 de junio de 2016). Disponible en: http://es.slideshare.net/maribarvet/salmonella-spp-27313277