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Este año se cumple el centenario de la primera vez que el microbiólogo franco-canadiense Félix d’Herelle comenzó a usar virus específicos para combatir enfermedades bacterianas. El uso de estos bacteriófagos o “fagos” se denominó terapia fágica, y se ha venido estudiando desde entonces hasta nuestros días.
Haciendo un poco de historia, es importante recordar cómo, en 1919, Felix d’Herelle empleó los fagos en el tratamiento de la disentería en niños y, dos años después, Richard Bruybogne y Joseph Maisin publicaron el primer articulo sobre la efectividad de las terapias con fagos en el tratamiento de infecciones por Staphylococcus.
En las décadas siguientes, los estudios sobre fagos proliferaron en Europa del Este, sin embargo, en el resto del mundo occidental, las terapias con fagos no tuvieron la misma suerte, posiblemente por una falta de interés de la comunidad científica, por coincidir en el tiempo con el descubrimiento en 1928 de la penicilina, por parte de Alexander Fleming. Ese descubrimiento marcó el inicio de las terapias con antibióticos que ha llegado hasta nuestros días como el método para combatir bacterias más extendido en el mundo.
Sin embargo, cien años después de la invención de la terapia fágica, la resistencia actual de ciertas bacterias a las terapias con antibióticos hace pensar que existe una una segunda oportunidad para tratar enfermedades bacterianas con éxito.
¿Qué son los bacteriófagos y cómo funcionan en acuicultura?
Los bacteriófagos, son ubicuos y los podemos encontrar en cualquier parte; sin embargo, y para nuestra suerte, si hay un ecosistema donde los podemos encontrar de manera importante, este es el marino. Se estima que puede haber en torno a 109 partículas virales por mililitro, pudiendo estar infectadas por fagos el 70 por ciento de las bacterias marinas; de ahí que, en el ámbito de la acuicultura, sea una terapia cuya eficacia pueda tener un gran éxito en los próximos años, como así atestiguan las pruebas realizadas hasta hoy.
Se podría decir que, con contadas excepciones, las terapias fágicas son las “grandes desconocidas de la actividad acuícola” y se antojan necesarios más grupos de investigación que se involucren en este tipo de estudios para extender su uso más allá de los actuales.
Con objeto de acercar este tipo de terapias al conocimiento de los lectores de misPeces hemos revisado lo publicado por importantes revistas internacionales sobre la factibilidad de las terapias con fagos para las especies comúnmente producidas.
¿Cómo desarrollan los fagos su acción bactericida?
A) Los fagos, comúnmente presentes en el medio natural, infectan las bacterias, inyectan su ADN en el interior de las células, se replican y salen al exterior matando a su huésped.
B) Para las terapias con fagos se aíslan bacteriófagos del medio natural, por ejemplo, en el caso de muchos de los fagos que se usan en acuicultura, estos se aíslan a partir del ecosistema del que proceden las especies de cultivo objeto de la investigación. Los fagos se suministran al individuo enfermo. El virus infecta las bacterias responsables de la infección y la extingue.
C) Los fagos pueden ser modificados genéticamente en el laboratorio y ser utilizados como vehículos de cargas letales para las bacterias.
Aplicaciones de los fagos ya probadas en acuicultura
En los últimos años las aplicaciones de los fagos en acuicultura son variadas y van desde la inyección a la inclusión en los piensos. Estas terapias se han probado tanto en peces como en invertebrados. Los fagos se podrían llegar a usar tanto de forma aislada como en cócteles y sirven tanto para mejorar la sanidad de los animales de cultivo, como la salubridad alimentaria de éstos hacia el consumidor.
En general, la mayoría de los estudios analizados, y que son específicos de la acuicultura, se han centrado en un contado número de especies y en la determinación de protocolos útiles para la prevención y el tratamiento de las enfermedades causadas por bacterias en las instalaciones piscícolas. Los patógenos más ampliamente estudiados han sido hasta la fecha, el Streptococcus agalactie, la Aerorosoma hydrophila y las Pseudomonas fluorence que provocan infecciones muy graves, capaces de generar grandes mortalidades el los cultivos de tilapia (Oreochromis niloticus) y de anguila (Anguilla anguilla).
En tilapia, los fagos HN48 (Luo y colaboradores 2018) y AP2 (Hassan y colaboradores, 2018), han sido aislados y estudiados para combatir los patógenos S. agalactie y A. hydrophila respectivamente. Según este estudio, la infección en tilapia podría resolverse con una inyección del HN48 y serviría, además, como método profiláctico, proporcionando, de tal manera, una herramienta de control de la enfermedad al servicio del acuicultor.
Otro caso que puede resultar interesante es el de Schulz y colaboradores (2019) en el que se testó un coctel de bacteriófagos, denominado BAFADOR® para combatir las infecciones bacterianas de A. hydrophila y P. fluorence en anguila europea (Anguilla anguilla).
Este cóctel, que fue suministrado a las anguilas a través del pienso, contiene tres fagos contra A. hydrophila (50AhydR13 PP, 60AhydR15 PP, 25AhydR2PP) y cuatro fagos contra P. fluorescens (22PfluR64PP, 67PfluR64PP, 71PfluR64PP, 98PfluR60 PP).
Los autores registraron unas buenas condiciones de salud en los individuos y una reducción de la mortalidad de las anguilas tratadas con BAFADOR®.
Terapias fágicas en peces
La efectividad de las terapias con fagos en peces ya había sido demostrada en estudios anteriores con salmónidos (trucha y salmón), anguila, pez gato y lenguado olivo para infecciones provocadas por Aeromonas salmonicida, Edwardsiella tarda, Flavobacterium columnare y Streptococcus iniae.
Del mismo modo, ocurre con el lenguado senegalés (Solea senegalensis), donde se ha demostrado la efectividad sin efectos segundarios del fago AS-A contra el patógeno A. salmonicida (Silva y colaboradores en 2016).
El reto ahora es pasar de la escala laboratorio a la granja. Para ello, el primer paso es el de disponer de protocolos efectivos para la inclusión de estos bacteriófagos en el pienso.
Así, por ejemplo, un estudio interesante es el recientemente publicado en la revista “Aquaculture”, a cargo de investigadores estadounidenses, sobre la factibilidad de incluir los bacteriófagos en el pienso de los peces.
La técnica, que consiste en el envolver el pienso en una capa comestibles bactericida, puede llevarse a cabo de dos maneras, a través de la inmersión del pellet en un suero o sometiendo el pienso a un tratamiento con spray. Según los autores del estudio, la metodología logra mantener activos a los bacteriófagos durante la fase de conservación del pienso (Huang y Nitin, 2019).
No obstante, aun existen incógnitas por resolver relacionadas, tanto con la escala industrial como con las condiciones de cultivo, como son las variaciones en salinidad, pH o temperatura, que pueden llegar a afectar a los fagos e inactivarlos.
Terapias fágicas en invertebrados
Respecto a los invertebrados, entre la literatura científica más reciente, es posible encontrar algunos artículos sobre los beneficios de las terapias con fagos en organismos de gran interés para el sector acuícola.
Es el caso del pepino de mar (Apostichopus japonicus), por ejemplo, encontramos un trabajo de Ren y colaboradores (2019), en el que se pone de manifiesto la posibilidad de usar un coctel de fagos que pueden actuar como agentes terapéuticos contra la infección por Vibrio parahaemolyticus.
De manera parecida, en la Artemia franciscana, la aplicación de los cócteles de fagos en los quistes de este crustáceo, mejora la tasa de eclosión, la supervivencia de los individuos y disminuye la vulnerabilidad de los nauplios a las infecciones provocada por diferentes bacterias pertenecientes al genero Vibrio (Quiroz-Guzman y colaboradores 2018).
Uso de fagos como agentes depuradores
Otra aplicación de las terapias fágicas la encontramos en posibilidad que se presenta para ser usada en la erradicación de bacterias que afectan la salubridad de los moluscos bivalvos con fines comerciales, y que, con un desarrollo adecuado, podría incorporarse a la industria.
En este caso destaca el trabajo desarrollado por Le y colaboradores (2018) con el ostión o ostra japonesa (Cassostrea gigas), que fue sometida a un tratamiento con cinco fagos específicos de la bacteria Eschierichia coli y uno específico de la Salmonella.
Según los resultados obtenidos en el estudio, los autores afirman que la inclusión de los fagos en el proceso productivo “garantiza la salubridad del producto que, generalmente, es consumido fresco, protegiendo la salud del consumidor”.
Biotecnología aplicada a los fagos
El uso de los fagos como terapia plantea una serie de interrogantes que con el tiempo esperan ser resueltos. Se trata de cuestiones relacionadas con la bioseguridad, la biotecnología y la percepción de los consumidores sobre estos agentes.
Hasta ahora, y según lo revisado por Dy y colaboradores en 2018, la investigación con fagos se ha llevado a cabo sobre todo con virus aislados del entorno natural del que proceden las especies acuícolas objeto del estudio.
No obstante, en un futuro, se podría plantear el uso de biotecnología para ampliar el potencial de éstos tanto en medicina como el sector agroalimentario.
Sin embargo, las terapias con virus modificados a través de ingeniería genética, aun necesiten un largo recorrido y, en el caso de la acuicultura, de la aceptación de los consumidores hacia un alimento que fue tratado con estas terápias durante la fase de cultivo.
Otra opción interesante, que también puede ser objeto de análisis es el uso de los fagos inactivados. Esto quiere decir que se les puede aislar del medio y extraerles sus enzimas, como la lisina, una proteína con propiedades bactericidas que puede ser modificada en laboratorio para ampliar su contra las bacterias Gram-negativo (Kropinski, 2018).
Respecto a este tipo de estudios, la comunidad científica ya dispone de buenos resultados, y aunque los estudios con lisinas modificadas se hayan realizado in vitro, son muy esperanzadores y abren nuevos campos de investigación (Dy y colaboradores, 2018; Cervantes y colaboradores 2018).
Consideraciones finales
En un futuro próximo, los fagos podrían convertirse en tratamiento complementarios o sustitutivos de los antibióticos, permitiendo de esta manera reducir el uso de estos, lo que contribuiría a ralentizar la aparición de nuevas especies resistentes.
No obstante, y en lo relacionado con la salubridad alimentaria, todavía es necesario avanzar en el esclarecimiento de cuestiones cruciales como la forma más adecuada del suministro y tratamiento, la estabilidad de los fagos en el medio, y la inocuidad de su uso en el medio ambiente o el consumidor.
Bibliografía y lecturas recomendadas
Dy y colaboradores en BIOCHEMICAL SOCIETY TRANSACTIONS. 2018;46(6):1605-13.
Hassan y colaboradores en Journal of Pure and Applied Microbiology. 2018;12(3):1175-85.
Huang y colaboradores in Aquaculture. 2019;502:18-25.
Kropinski y colaboradores in Research in Microbiology. 2018;169(9):481-7.
Le y colaboredores en Current Microbiology. 2018;75(5):611-9.
Luo y colaboradores en Journal of Fish Diseases. 2018;41(10):1477-84.
Mateus y colaboradores en Aquaculture 424–425, 167–173.
Quiroz-Guzmán y colaboradores en Aquaculture. 2018;492:273-9.
Ren y colaboradores en Aquaculture. 2019;503:322-9.
Schulz y colaboradores en Fish and Shellfish Immunology. 2019;84:28-37.
Silva y colaboradores en Microb. Biotechnol. 7, 401–413.
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