Investigadors del grup de recerca en Patogènesi Bacteriana i Antimicrobians de l’Institut de Biotecnologia i de Biomedicina (IBB) i del Departament de Genètica i de Microbiologia han avaluat diversos compostos que han demostrat inhibir la formació de biofilm en patògens humans oportunistes d’importància clínica. Les dianes d’aquestes molècules inclouen tant bacteris patògens multiresistents gramnegatius i grampositius, així com el fong patogen Candida albicans. El treball s’ha realitzat en col·laboració amb tres laboratoris europeus..
Els bacteris formadors de biofilm són una amenaça greu per a la salut pública, degut, entre altres coses, a la seva alta resistència als antimicrobians. La formació de biofilm representa un factor important de virulència, perquè permet que els patògens s’escapin de les defenses de l’hoste, proporciona adhesió i integritat mecànica a les poblacions microbianes i crea microambients que faciliten l’intercanvi de nutrients i metabòlits i la comunicació entre cèl·lules. Es coneix que els sistemes de senyalització coneguts com a «quorum sensing» (QS) regulen la formació d’aquests biofilms durant la colonització de l’hoste i en la transició a infeccions cròniques. En conseqüència, tots els elements que intervenen en la regulació dels sistemes de QS podrien ser potencialment dianes atractives per combatre els bacteris multiresistents formadors de biofilm.
Els biofilms són polimicrobians a la natura i els sistemes de comunicació entre cèl·lules (QS) ajuden a que les espècies més susceptibles dins del biofilm es converteixin en més resistents. S’han identificat biofilms mixtos intra- i inter-regne (bacteris/fongs), com per exemple Pseudomones aeruginosa/Staphylococcus aureus o P. aeruginosa/C. albicans, en infeccions pulmonars, de la pell i en aparells mèdics que ocasionen un greu problema per als sistemes de salut. Per exemple, els pacients amb fibrosi quística triguen més a recuperar-se d’infeccions pulmonars mixtes que els que estan infectats per una sola espècie. Una de les darreres línies de recerca recent del nostre grup a l’IBB està relacionada amb l’estudi de biofilms bacterians mixtos.
D’altra banda, s’ha demostrat que alguns productes naturals amb activitat antimicrobiana i antibiofilm hi participen interferint amb els sistemes de QS bacterians. Per exemple, molècules de furanones aïllades de certes algues australianes interfereixen amb l’activitat dels sistemes QS basats en molècules senyals del tipus AHL i AI-2. S’ha proposat que els autoinductors AHL i AI-2 són molècules universals o d’ampli espectre en la comunicació de cèl·lula a cèl·lula perquè són produïts i detectats per molts microorganismes diferents. S’ha demostrat que moltes furanones halogenades i molècules anàlogues sintètiques inhibeixen la formació de biofilm en una varietat de patògens. El treball de recerca recent del nostre grup s’emmarca en aquest context.
En aquest treball, que va ser possible gràcies a una col·laboració internacional amb el Dr. Timothy P O’Sullivan (Escola de Farmàcia, University College Cork, Irlanda), el Dr. Uwe Mamat (Research Center Borstel, Alemanya) i el Dr. Sascha Brunke (Hans Institut Knoell, Jena, Alemanya), es va avaluar una biblioteca de diverses dihalofuranones sintetitzades al laboratori del Dr. O’Sullivan. Les noves furanones es van provar com a inhibidors de biofilm en diversos patògens humans oportunistes, inclosos S. aureus, P. aeruginosa, Salmonella enterica, Escherichia coli, Stenotrophomonas maltophilia i C. albicans. Les furanones seleccionades es van sotmetre a anàlisis addicionals utilitzant microscòpia confocal d’escaneig làser al laboratori del Dr. Mamat per determinar-ne l’efecte en biofilms simples o mixtos de C. albicans i P. aeruginosa. Finalment, el compost candidat més prometedor que no va mostrar toxicitat en cèl·lules humanes, va provocar un augment de la supervivència en un model d’infecció aguda a larves de Galleria mellonella (cuc de la cera). Aquest treball ha estat publicat recentment a l’European Journal of Medicinal Chemistry.Daniel Yero, Xavier Daura i Isidre Gibert
Institut de Biotecnologia i de Biomedicina (IBB)
Departament de Genètica i Microbiologia
Universitat Autònoma de Barcelona
Daniel.Yero@uab.cat, Xavier.Daura@uab.cat, Isidre.Gibert@uab.cat
Referències
Gómez AC, Lyons T, Mamat U, Yero D, Bravo M, Daura X, Elshafee O, Brunke S, Gahan CGM, O’Driscoll M, Gibert I, O’Sullivan TP. 2022. Synthesis and evaluation of novel furanones as biofilm inhibitors in opportunistic human pathogens. Eur J Med Chem. 242:114678. doi: 10.1016/j.ejmech.2022.114678. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36037789/