El investigador investiga el comportamiento y el ciclo de vida de la mayoría de las bacterias patógenas infecciosas.


Aunque no se transmite por contacto humano, Francisella tularensis es una de las bacterias patógenas más infecciosas conocidas por la ciencia; de hecho, es tan virulenta que se considera una amenaza bioterrorista potencial grave. Se cree que los humanos pueden contraer tularemia respiratoria o fiebre del conejo, una enfermedad rara y mortal, al inhalar tan solo 10 organismos en el aire.

El profesor de la Universidad del Norte de Arizona, David Wagner, director del Centro de Biodefensa y Ecología de Enfermedades del Instituto de Patógenos y Microbiomas (PMI), comenzó un proyecto de tres años en 2018 para comprender mejor el ciclo de vida y el comportamiento de F.tularensis, financiado a través de una subvención de $ 2.25 millones de la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa de los Estados Unidos (DTRA).

Uno de los comportamientos más desconcertantes del patógeno es su capacidad para permanecer inactivo, posiblemente en lo que se llama un estado “viable pero no cultivable”, lo que significa que la bacteria está viva, pero no se puede cultivar en el laboratorio. Eso hace que sea mucho más difícil de estudiar, porque los científicos generalmente solo pueden estudiar bacterias que se pueden cultivar. El objetivo de Wagner era estudiar la bacteria para determinar los factores ambientales y genéticos que contribuyen a la capacidad del patógeno de permanecer aparentemente inactivo durante meses, un fenómeno que ha permanecido en su mayor parte un misterio a pesar de más de 100 años de investigación.

Ahora, Wagner y sus colaboradores han publicado sus hallazgos, “Supervivencia a largo plazo de patógenos virulentos de la tularemia fuera de un huésped en condiciones que imitan los entornos acuáticos naturales”, en la revista Applied and Environmental Microbiology. En el documento, el equipo muestra cómo pudieron demostrar, al replicar las condiciones ambientales en el laboratorio, incluidas las bajas temperaturas y el agua con pocos nutrientes, que la bacteria puede persistir durante meses en agua fría sin nutrientes y permanecer completamente virulenta. Sus resultados proporcionan una explicación plausible de cómo puede invernar en el entorno fuera de un anfitrión.

“Estamos haciendo algunos descubrimientos muy interesantes en este proyecto”, dijo Wagner. “El hallazgo principal es que Francisella tularensis puede persistir en un estado latente durante más de seis meses en agua fría sin ningún nutriente. Esto significa que tiene la capacidad de persistir en el medio ambiente fuera de un huésped mamífero o un vector artrópodo. Esto fue inesperado porque muchas otras bacterias que persisten así a largo plazo en el medio ambiente forman esporas cuando están fuera de un huésped, como Bacillus anthracis, la bacteria que causa el ántrax forma esporas, pero F. tularensis no hace eso. Otras, como Yersinia pestis, la bacteria que causa la peste, siempre se encuentra en un huésped mamífero o en un vector de pulgas. F. tularensis tiene la capacidad de persistir a largo plazo en el medio ambiente a largo plazo fuera del huésped sin formar esporas y al mismo tiempo permanecer completamente virulento “.

“Los resultados de este estudio han cambiado por completo nuestra perspectiva sobre la ecología de esta bacteria. Ahora entendemos que los mamíferos probablemente son solo un aspecto pequeño (pero aún importante) de su estrategia de supervivencia. Ahora creemos que pasa la mayor parte de su tiempo en el medio ambiente”. fuera del hospedador y solo causa enfermedades periódicamente en los mamíferos. Pero esos eventos de enfermedades en los mamíferos siguen siendo muy importantes, ya que sirven para amplificar la cantidad de F. tularensis que se deposita en el medio ambiente “.

Trabajando con el co-investigador principal Jason Sahl, profesor asociado y subdirector de PMI, y con los científicos de investigación senior de PMI Dawn Birdsell y Joe Busch, Wagner llevó a cabo el estudio junto con colegas en dos de las instituciones colaboradoras a largo plazo del equipo en Suecia: Agencia Sueca de Investigación de Defensa y Universidad de Umeå.

Junto con sus colaboradores suecos, Wagner y su equipo son conocidos mundialmente por su trabajo en el desarrollo de la filogenia, o árbol genealógico global, de F. tularensis y su filogeografía: mapeo donde se encuentran diferentes grupos de especies en todo el mundo y comprensión de la especie. ‘ diversidad genetica.

“A medida que continuamos con la subvención de investigación DTRA, ahora estamos investigando los genes y proteínas que regulan la capacidad de F. tularensis para persistir en el medio ambiente fuera de los mamíferos y los huéspedes. Este trabajo involucra a varios estudiantes universitarios actuales y recién graduados en NAU: ex estudiante Kathleen Soria, estudiantes actuales Natalie Hart y Rebecca Ballard, y estudiante actual y becaria de Flinn Kailee Savage.

Aunque la bacteria se produce naturalmente en todo el hemisferio norte, incluido Arizona, la cantidad de casos notificados en los EE. UU. Es pequeña, con solo 230 casos en 2016, tres de los cuales ocurrieron en Arizona. Los seres humanos pueden infectarse a través de picaduras de insectos; por beber agua contaminada, lo que ocurre en países en desarrollo como Turquía; manipulando animales infectados; y respirando partículas aerosolizadas que contienen la bacteria. Los humanos no pueden transmitir la enfermedad a otros humanos. No existe una vacuna para prevenir la enfermedad, que se trata con antibióticos. El equipo de Wagner completó recientemente un proyecto relacionado financiado por la DTRA que estudia la resistencia a los antibióticos del patógeno.



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