Comparative genomic and biological characterization of sequential Pseudomonas aeruginosa isolates from persistent airways infection. Es un artículo con un contexto clínico importante, y es que poco se conoce sobre las bases genéticas de Pseudomona aeruginosa en infecciones persistentes. El genoma de P. aeruginosa es de 5.2 a 7 Mbp y, 8.4% de su genoma involucra genes de regulación, esta especie comparte gran similitud en su contenido genómico y rasgos de virulencia, el grado de divergencia es determinado por elementos como plásmidos o bloques de DNA insertados en el cromosoma por THG, lo que resulta en gran diversidad genómica inter- e intra- clonal. Dichos segmentos no se encuentran dispersos al azar, sino en grupos o clusters en ciertos loci, denominadas regiones de plasticidad del genoma, y las secuencias que ocupan estas regiones se conocen como islas genómicas o islotes, la visualización de estas regiones es parecida a un mosaico, consisten de componentes del core conservados, interrumpidos por partes insertadas del genoma accesorio, y este último codifica propiedades que contribuyen a la adaptación a nichos específicos, además de mutaciones de nucleótido simple que pueden conferir cierta ventaja adaptativa. Cuando se habla de colonización, se habla de linajes de P. aeruginosa patoadaptados, que son clonales con la cepa adquirida inicialmente y llevan variantes fenotípicas. El caso seleccionado para este estudio, se trata de un paciente con insuficiencia exocrina de nacimiento (RP), colonizado por P. aeruginosa a los 7 años y con muestreos secuenciales. Se trabajó sobre tres aislados RP1 primer aislado que perteneció a la clona OC2E, RP45 y RP73 aislados 10 y 17 años después de la primer colonización, que pertenecían a clona OC4A. El aislados RP73 se estableció como parte de la infección a largo plazo, remplazando la clona inicial de RP1. Para probar la patogenicidad de cada una de las clonas, infectaron ratones y midieron la tasa de mortalidad posterior a la inoculación, la cepa prototipo PA14 causó la muerte de todos los ratones y RP73 no fue letal, pero se encontró colonizando el 90% de los ratones, resultando en la clona asociada a infección crónica sin riesgo de mortalidad. El análisis comparativo de genoma entre RP1, RP45 y RP73, encontraron 13 islas genómicas, 3 de ellas distinguen a RP73 de las otras clonas que corresponden al genomas flexible. Al evaluar la evolución de la infección crónica y determinar, cuáles determinantes genéticas están involucradas en este proceso?, realizaron la filogenia del core genoma y observaron que RP45 y RP73 se encontraban cercanos, mientras RP1 estaba lejanamente relacionado. Por otra parte, las bases moleculares del desarrollo de la infección crónica, se determinó la cantidad de SNP’s, cerca de 1/5 de los 54,621 SNP’s fueron sustituciones no-sinónimas, sin embargo, los SNP’s se encuentran localizados sobre genes de virulencia, lo que podría explicar la diversidad en los patrones de mortalidad y cronicidad. Ciertos factores de virulencia de la clona RP73 mostraron mutaciones patoadaptativas, por ejemplo, mutaciones en genes que codifican para estructuras como pilis, flajelos y proteínas de membrana, y es a causa de tales mutaciones que se asocia la falta de motilidad con la disminución de virulencia e incrementa el riesgo de infección crónica, además de una mutación que disminuye la capacidad antigénica del LPS. Además la mucosidad del aislado ha sido asociado al paradigma del establecimiento y la función pulmonar disminuida, sin embargo, en este caso no se observó un cambio en la mucosidad y el estrablecimiento de la infección persistente. Por último, la clona RP73 fue remarcablemente resistente a la mayoría de antimicrobianos mientras que las clonas anteriores no moestraban tal fenotipo, y mecanismo de resistencia se trató de una inserción en el gen MexA que codifica para una bomba de eflujo, y una mutación no-sinonima en mexT, resulta en una más de las patoadptaciones de dicho patógeno para persistir en pacientes.
Enrique Martínez Carranza Comparative genomics and biological characterization of sequential Pseudomonas aeruginosa isolates from persistent airways infection
Se ha observado clínicamente que hay determinadas cepas de Pseudomonas aeruginosa que pueden mantener infecciones crónicas en pacientes con fibrosis quística y que contrastan claramente con las infecciones agudas producidas en otras ocasiones por otras cepas. Es interesante observar que la capacidad para llevar a cabo una infección a largo plazo puede deberse a mutaciones benéficas en genes que participan en diversos procesos de la producción y liberación de varios factores de virulencia, que al ser atenuados debido a las mutaciones (SNPs) en estos genes producen en menor cantidad estos factores de virulencia (como son motilidad, adherencia, interacción celular, sistemas de secresión, toxinas, captación de hierro, mucosidad y resistencia a antibióticos) y esto les permite llevar a cabo una infección crónica a largo plazo en pacientes con fibrosis quística.
En este trabajo se destaca la importancia que tienen las mutaciones sencillas como SNPs, o inserciones y deleciones en la adaptación a determinados nichos y su capacidad para colonizar de manera ventajosa dicho ambiente.
El artículo se centró en estudiar a gran escala de tiempo, la capacidad infectiva de cepas de pseudomona, obtenidas de un paciente con fibrosis quística. Se comparó la capacidad infectiva de una cepa prototipo contra otra obtenida en los aislados del paciente. Y se estudió en un modelo murino. Se aisló una cepa RP1 proveniente de la clona tipo OC2E y cepas RP45 y RP73 provenientes de la clona tipo OC4A. ambas colectadas 10 y 16 años después de la colonización en el paciente. Como se mencionó previamente, se evaluó el efecto infectivo de las cepas en ratones y se observó que todas las cepas son capaces de crecer en condiciones de anaerobiosis, similar a las condiciones de la mucosa del paciente. Comparada con la cepa control PA14, se observó que la cepa RP45 tiene una incidencia de mortalidad en los ratones del 50%, mientras que la cepa RP73 tuvo una letalidad de mortalidad de 0%. En cuanto a la capacidad de colonización de las cepas, se encontró que ambas fueron capaces de colonizar las vías aéreas de ratones luego de 14 días. Lo que demuestra un persistente estilo de vida en el ratón. Posteriormente, quisieron ligar la persistencia de la bacteria con su perfil genético. Para ello secuenciaron el genoma de las cepas RP73 y RP45. Se identificó que la cepa RP73 tenía regiones diferentes a las cepas comparadas, las cuales contenía regiones genómicas de plasticidad que incluía regiones de genes involucradas con islas genómicas y genes involucradas en la formación de la estructura de pili. Posteriormente, para determinar qué tan distantes eran las cepas aisladas, se elaboró un core genoma, y se encontró que las cepas RP45 y RP73 quedan agrupadas en una rama filogenética diferente a la clona tipo RP1. Para ayudar a explicar, molecularmente el desarrollo de la infección provocada por las diferentes cepas, se determinó la tasa de mutaciones no sinónimas, y se identificó que la mayoría se ubicaron en genes de virulencia. Posteriormente, los autores describieron los genes con mutaciones y que posiblemente tenían que ver con el proceso infectivo. De estos análisis, realizaron experimentos para demostrar la capacidad de los genes mutados involucrados en resistencia a antibióticos, motilidad y adherencia, sistema de secreción de toxinas y quorum sensing. En conclusión, este artículo no aporta gran información sobre cómo o que mecanismos podrían favorecer la adaptación o persistencia de las bacterias durante el proceso infectivo. Si bien aporta información sobre los posibles genes involucrados en este proceso, no hay una idea muy sólida en el contexto evolutivo, que nos pueda generar una hipótesis que refuerce ideas como barridos selectivos o adaptación por selección positiva.
Comparative genomics and biological characterization of sequential Pseudomonas aeruginosa isolates from persistent airways infection
En poblaciones de patógenos se pueden observar fenómenos ecológico-evolutivos, por ejemplo, como cooperación, competencia o cheating. Por esta razón, entender los fenómenos evolutivos y sus consecuencias en el aspecto ecológico y médico es crucial para entender el curso de las enfermedades o diseñar soluciones para tratarlas. El primer artículo,analiza la conexión entre la genética de Pseudomonas y los datos clínicos en modelos animales y humanos usando varias cepas aisladas. A nivel genómico, se encuentran varios fenómenos como islas de patogenicidad y cambios en el potencial de infección de acuerdo al sistema y la cepa aunque los mecanismos no se describen con atención. Por otra parte el segundo artículo, realiza estudio microevolutivo de una población de Pseudomonas en un paciente enfermo por un largo periodo y que había recibido una serie de tratamientos sin lograr erradicar el patógeno. Se analizan los eventos que permiten que esta bacteria se adapte y sobreviva a los tratamientos. Tal como suponían los autores, los barridos selectivos son comunes en poblaciones de patógenos cuando el surgimiento de caracteres adaptativos les permiten dominar y desplazar a otros clones. Los autores no logran describir con precisión los caracteres que les confieren ventaja y por lo tanto no se sabe en qué se diferencian las dos subpoblaciones presentes. Por esta razón no se discute cuál es la dinámica ecológica en la que se encuentran estos dos clados. Este par de artículos proveen ejemplos de cómo la teoría evolutiva puede ayudar a entender los mecanismos de adaptación que llevan a cabo los microorganismos patógenos. Debido a las fuertes presiones selectivas a las que son sometidos estos organismos su supervivencia depende de su capacidad de enfrentar condiciones hostiles y tolerar antibióticos. Estos trabajos demuestran cómo las bacterias presentan una gran capacidad adaptativa y su gran potencial de moldear su genoma debido a que tienen tiempos de generación muy cortos y tasas de mutación altas. Esto ha llevado a que algunos pacientes tengan problemas combatiendo patógenos ya que no responden ni siquiera a cursos prolongados de distintos tratamientos aunque nuevas propuestas médicas pueden surgir de este tipo de estudios que integran la evolución de los organismos y los mecanismos moleculares durante la patogenicidad.
Comparative genomic and biological characterization of sequential Pseudomonas aeruginosa isolates from persistent airways infection.
ResponderBorrarEs un artículo con un contexto clínico importante, y es que poco se conoce sobre las bases genéticas de Pseudomona aeruginosa en infecciones persistentes. El genoma de P. aeruginosa es de 5.2 a 7 Mbp y, 8.4% de su genoma involucra genes de regulación, esta especie comparte gran similitud en su contenido genómico y rasgos de virulencia, el grado de divergencia es determinado por elementos como plásmidos o bloques de DNA insertados en el cromosoma por THG, lo que resulta en gran diversidad genómica inter- e intra- clonal. Dichos segmentos no se encuentran dispersos al azar, sino en grupos o clusters en ciertos loci, denominadas regiones de plasticidad del genoma, y las secuencias que ocupan estas regiones se conocen como islas genómicas o islotes, la visualización de estas regiones es parecida a un mosaico, consisten de componentes del core conservados, interrumpidos por partes insertadas del genoma accesorio, y este último codifica propiedades que contribuyen a la adaptación a nichos específicos, además de mutaciones de nucleótido simple que pueden conferir cierta ventaja adaptativa. Cuando se habla de colonización, se habla de linajes de P. aeruginosa patoadaptados, que son clonales con la cepa adquirida inicialmente y llevan variantes fenotípicas. El caso seleccionado para este estudio, se trata de un paciente con insuficiencia exocrina de nacimiento (RP), colonizado por P. aeruginosa a los 7 años y con muestreos secuenciales. Se trabajó sobre tres aislados RP1 primer aislado que perteneció a la clona OC2E, RP45 y RP73 aislados 10 y 17 años después de la primer colonización, que pertenecían a clona OC4A. El aislados RP73 se estableció como parte de la infección a largo plazo, remplazando la clona inicial de RP1. Para probar la patogenicidad de cada una de las clonas, infectaron ratones y midieron la tasa de mortalidad posterior a la inoculación, la cepa prototipo PA14 causó la muerte de todos los ratones y RP73 no fue letal, pero se encontró colonizando el 90% de los ratones, resultando en la clona asociada a infección crónica sin riesgo de mortalidad. El análisis comparativo de genoma entre RP1, RP45 y RP73, encontraron 13 islas genómicas, 3 de ellas distinguen a RP73 de las otras clonas que corresponden al genomas flexible. Al evaluar la evolución de la infección crónica y determinar, cuáles determinantes genéticas están involucradas en este proceso?, realizaron la filogenia del core genoma y observaron que RP45 y RP73 se encontraban cercanos, mientras RP1 estaba lejanamente relacionado. Por otra parte, las bases moleculares del desarrollo de la infección crónica, se determinó la cantidad de SNP’s, cerca de 1/5 de los 54,621 SNP’s fueron sustituciones no-sinónimas, sin embargo, los SNP’s se encuentran localizados sobre genes de virulencia, lo que podría explicar la diversidad en los patrones de mortalidad y cronicidad. Ciertos factores de virulencia de la clona RP73 mostraron mutaciones patoadaptativas, por ejemplo, mutaciones en genes que codifican para estructuras como pilis, flajelos y proteínas de membrana, y es a causa de tales mutaciones que se asocia la falta de motilidad con la disminución de virulencia e incrementa el riesgo de infección crónica, además de una mutación que disminuye la capacidad antigénica del LPS. Además la mucosidad del aislado ha sido asociado al paradigma del establecimiento y la función pulmonar disminuida, sin embargo, en este caso no se observó un cambio en la mucosidad y el estrablecimiento de la infección persistente. Por último, la clona RP73 fue remarcablemente resistente a la mayoría de antimicrobianos mientras que las clonas anteriores no moestraban tal fenotipo, y mecanismo de resistencia se trató de una inserción en el gen MexA que codifica para una bomba de eflujo, y una mutación no-sinonima en mexT, resulta en una más de las patoadptaciones de dicho patógeno para persistir en pacientes.
Enrique Martínez Carranza
ResponderBorrarComparative genomics and biological characterization of sequential Pseudomonas aeruginosa isolates from persistent airways infection
Se ha observado clínicamente que hay determinadas cepas de Pseudomonas aeruginosa que pueden mantener infecciones crónicas en pacientes con fibrosis quística y que contrastan claramente con las infecciones agudas producidas en otras ocasiones por otras cepas. Es interesante observar que la capacidad para llevar a cabo una infección a largo plazo puede deberse a mutaciones benéficas en genes que participan en diversos procesos de la producción y liberación de varios factores de virulencia, que al ser atenuados debido a las mutaciones (SNPs) en estos genes producen en menor cantidad estos factores de virulencia (como son motilidad, adherencia, interacción celular, sistemas de secresión, toxinas, captación de hierro, mucosidad y resistencia a antibióticos) y esto les permite llevar a cabo una infección crónica a largo plazo en pacientes con fibrosis quística.
En este trabajo se destaca la importancia que tienen las mutaciones sencillas como SNPs, o inserciones y deleciones en la adaptación a determinados nichos y su capacidad para colonizar de manera ventajosa dicho ambiente.
El artículo se centró en estudiar a gran escala de tiempo, la capacidad infectiva de cepas de pseudomona, obtenidas de un paciente con fibrosis quística. Se comparó la capacidad infectiva de una cepa prototipo contra otra obtenida en los aislados del paciente. Y se estudió en un modelo murino.
ResponderBorrarSe aisló una cepa RP1 proveniente de la clona tipo OC2E y cepas RP45 y RP73 provenientes de la clona tipo OC4A. ambas colectadas 10 y 16 años después de la colonización en el paciente.
Como se mencionó previamente, se evaluó el efecto infectivo de las cepas en ratones y se observó que todas las cepas son capaces de crecer en condiciones de anaerobiosis, similar a las condiciones de la mucosa del paciente. Comparada con la cepa control PA14, se observó que la cepa RP45 tiene una incidencia de mortalidad en los ratones del 50%, mientras que la cepa RP73 tuvo una letalidad de mortalidad de 0%. En cuanto a la capacidad de colonización de las cepas, se encontró que ambas fueron capaces de colonizar las vías aéreas de ratones luego de 14 días. Lo que demuestra un persistente estilo de vida en el ratón.
Posteriormente, quisieron ligar la persistencia de la bacteria con su perfil genético. Para ello secuenciaron el genoma de las cepas RP73 y RP45. Se identificó que la cepa RP73 tenía regiones diferentes a las cepas comparadas, las cuales contenía regiones genómicas de plasticidad que incluía regiones de genes involucradas con islas genómicas y genes involucradas en la formación de la estructura de pili. Posteriormente, para determinar qué tan distantes eran las cepas aisladas, se elaboró un core genoma, y se encontró que las cepas RP45 y RP73 quedan agrupadas en una rama filogenética diferente a la clona tipo RP1.
Para ayudar a explicar, molecularmente el desarrollo de la infección provocada por las diferentes cepas, se determinó la tasa de mutaciones no sinónimas, y se identificó que la mayoría se ubicaron en genes de virulencia.
Posteriormente, los autores describieron los genes con mutaciones y que posiblemente tenían que ver con el proceso infectivo. De estos análisis, realizaron experimentos para demostrar la capacidad de los genes mutados involucrados en resistencia a antibióticos, motilidad y adherencia, sistema de secreción de toxinas y quorum sensing.
En conclusión, este artículo no aporta gran información sobre cómo o que mecanismos podrían favorecer la adaptación o persistencia de las bacterias durante el proceso infectivo. Si bien aporta información sobre los posibles genes involucrados en este proceso, no hay una idea muy sólida en el contexto evolutivo, que nos pueda generar una hipótesis que refuerce ideas como barridos selectivos o adaptación por selección positiva.
Comparative genomics and biological characterization of sequential Pseudomonas aeruginosa isolates from persistent airways infection
ResponderBorrarEn poblaciones de patógenos se pueden observar fenómenos ecológico-evolutivos, por ejemplo, como cooperación, competencia o cheating. Por esta razón, entender los fenómenos evolutivos y sus consecuencias en el aspecto ecológico y médico es crucial para entender el curso de las enfermedades o diseñar soluciones para tratarlas.
El primer artículo,analiza la conexión entre la genética de Pseudomonas y los datos clínicos en modelos animales y humanos usando varias cepas aisladas. A nivel genómico, se encuentran varios fenómenos como islas de patogenicidad y cambios en el potencial de infección de acuerdo al sistema y la cepa aunque los mecanismos no se describen con atención. Por otra parte el segundo artículo, realiza estudio microevolutivo de una población de Pseudomonas en un paciente enfermo por un largo periodo y que había recibido una serie de tratamientos sin lograr erradicar el patógeno. Se analizan los eventos que permiten que esta bacteria se adapte y sobreviva a los tratamientos. Tal como suponían los autores, los barridos selectivos son comunes en poblaciones de patógenos cuando el surgimiento de caracteres adaptativos les permiten dominar y desplazar a otros clones. Los autores no logran describir con precisión los caracteres que les confieren ventaja y por lo tanto no se sabe en qué se diferencian las dos subpoblaciones presentes. Por esta razón no se discute cuál es la dinámica ecológica en la que se encuentran estos dos clados.
Este par de artículos proveen ejemplos de cómo la teoría evolutiva puede ayudar a entender los mecanismos de adaptación que llevan a cabo los microorganismos patógenos. Debido a las fuertes presiones selectivas a las que son sometidos estos organismos su supervivencia depende de su capacidad de enfrentar condiciones hostiles y tolerar antibióticos. Estos trabajos demuestran cómo las bacterias presentan una gran capacidad adaptativa y su gran potencial de moldear su genoma debido a que tienen tiempos de generación muy cortos y tasas de mutación altas. Esto ha llevado a que algunos pacientes tengan problemas combatiendo patógenos ya que no responden ni siquiera a cursos prolongados de distintos tratamientos aunque nuevas propuestas médicas pueden surgir de este tipo de estudios que integran la evolución de los organismos y los mecanismos moleculares durante la patogenicidad.