La ULE halla un probiótico capaz de frenar la listeria de forma preventiva

Investigadores de la Universidad de León han detectado una cepa probiótica capaz de frenar las infecciones provocadas por Listeria monocytogenes, uno de los patógenos alimentarios más preocupantes por su elevada mortalidad en personas vulnerables. Para ello, los científicos han desarrollado un método innovador que permite identificar bacterias beneficiosas capaces de proteger frente a este agente.

El estudio, publicado en la revista internacional Antibiotics, describe un sistema de selección en varios niveles que permite detectar de forma rápida y fiable qué cepas del género Bacillus tienen verdadero potencial probiótica frente a esta bacteria.

El proyecto comenzó en 2019, cuando seleccionaron la bacteria Bacillus subtilis debido a su capacidad de producir endosporas, una característica que facilita su producción a nivel industrial. «Estas endosporas son muy resistentes, estables y generan un polvo blanco que se puede almacenar durante años; de hecho, ya se utiliza como probiótico. A partir de estas, decidimos buscar cepas que tuvieran capacidad antimicrobiana para evaluar si podíamos combatir algunos patógenos intracelulares antes de que causaran una infección», explica Michal Letek, investigador principal del grupo.

Aunque la idea original era evaluar la efectividad frente a Staphylococcus aureus, una bacteria con la que cuentan con gran experiencia en el laboratorio, los científicos encontraron cepas muy efectivas frente a Listeria monocytogenes, otro patógeno muy conocido a nivel gastrointestinal que causa infecciones graves.

«Un artículo publicado recientemente en Nature describía cómo una cepa de un tipo de Bacillus bloqueaba la infección a nivel gastrointestinal. Esto resultó muy novedoso, ya que Staphylococcus aureus suele estar asociado a infecciones cutáneas, respiratorias o sanguíneas. No obstante, los autores señalaban que el sistema gastrointestinal funcionaba como una puerta de entrada, y utilizaron el Bacillus como probiótico gracias a la alta resistencia de sus endosporas (las cuales soportan el pH bajo del estómago y las sales biliares). Inspirados en esto, decidimos realizar el test y probar las bacterias. Por ello, adquirimos una colección de Bacillus subtilis y, posteriormente, realizamos un cribado evaluando 26 cepas distintas. Tras el cribado inicial, decidimos ahondar en el estudio de ciertas cepas. También contamos con la colaboración de un investigador de la Universidad de Nigeria que nos envió muestras de Bacillus aisladas de productos nigerianos fermentados», detalla Letek.

Como explica Blanca Lorente-Torres, otra de las autoras del estudio, la listeria «es una bacteria intracelular, lo que significa que se introduce en las células hospedadoras y conlleva graves riesgos, especialmente para ancianos, personas inmunodeprimidas y mujeres embarazadas». «En España ha habido brotes importantes de listeriosis, por lo que representa un problema de salud pública. Con este estudio, buscamos una forma de evitar que la bacteria colonice las células epiteliales del intestino y desencadene la enfermedad. Básicamente, realizamos experimentos in vitro con células humanas frente a una librería de cepas probióticas. Encontramos una cepa con resultados muy prometedores que ofrecía una protección evidente al reducir significativamente el número de colonias bacterianas», recalca la científica.

La cepa seleccionada fue Bacillus subtilis CECT 8266, que mostró un efecto especialmente potente, ya que bloqueó completamente la replicación intracelular de Listeria en células humanas, redujo aproximadamente seis veces la carga bacteriana en el bazo de ratones infectados, disminuyó la pérdida de peso asociada a la infección, no mostró resistencia relevante a antibióticos clínicamente importantes y presentó genes asociados a la producción de bacteriocinas, compuestos antimicrobianos naturales.

Según el investigador Michal Letek, esta cepa «no presentaba elementos completamente únicos, sino que en esa cepa particular de Bacillus se combinan varios compuestos antimicrobianos, lo que la vuelve mucho más eficiente que las demás». En el caso de la muestra de Nigeria, aunque parecía prometedora, detectaron una alta resistencia a antibióticos —un problema grave en ese país debido a la falta de control regulatorio—, por lo que decidieron descartarla.

Los resultados demuestran que no todas las bacterias con actividad antimicrobiana funcionan igual en condiciones reales de infección, y subrayan la importancia de utilizar modelos biológicos más predictivos antes de avanzar hacia aplicaciones prácticas.

Para lograr sus objetivos, el equipo tuvo que enfrentar importantes retos. El primer desafío fue localizar las cepas, ya que, como explica el investigador, «no existe mucha información bibliográfica sobre ellas». Aunque, sin duda, el verdadero reto fue «simplificar el proceso de selección». El equipo desarrolló un modelo celular basado en fluorescencia, que permite medir directamente si una bacteria protege a las células intestinales humanas frente a la infección.

«El método convencional consiste en seleccionar bacterias que se sospecha que producen el antimicrobiano, tomar el medio de cultivo y observar si se genera un halo de inhibición del crecimiento bacteriano. Nosotros replicamos ese paso, pero quisimos ir más allá y comprobar si también se impedía la internalización de las bacterias patógenas en las células humanas. Aunque este procedimiento no es sencillo, consideramos que es clave para detectar las cepas más prometedoras. De este modo identificamos varias cepas interesantes», expone Michal Letek.

«En el ámbito de la microbiología, muchos investigadores no se plantean trabajar con líneas celulares o modelos de ratón. Esto se debe, en gran parte, a que los resultados suelen fallar al pasar directamente de un ensayo in vitro estándar a uno in vivo con ratones, perdiéndose información crucial en el camino. Creo que lo que nos ha permitido publicar con tanto éxito ha sido la introducción de un paso intermedio. Este paso nos facilita evaluar los resultados en condiciones un poco más cercanas a la realidad antes de avanzar. Aunque se trate de un estudio in vitro con células humanas derivadas de tumores —que son las más fáciles de cultivar—, este modelo nos permite observar si se previene o no la infección en esos cultivos específicos. Ese fue uno de los retos más importantes», añade.

A pesar de los grandes resultados, los científicos advierten de que la investigación se encuentra en «fases muy iniciales», por lo que necesitan «realizar más pruebas para garantizar la seguridad del tratamiento, especialmente en poblaciones vulnerables». «Nos falta desarrollar más experimentos para determinar si es viable llevar esta cepa a la fase clínica o al mercado. Estos probióticos se podrían administrar en píldoras que, en principio, no deberían causar efectos secundarios graves, pero es algo que debe ser rigurosamente testado. Otro reto importante es determinar el momento idóneo y la dosis exacta para que sea efectiva. Si la infección ya está establecida, es probable que la cepa no sea eficaz; sin embargo, como estrategia preventiva en personas de riesgo, podría ser un excelente remedio. Además, nos enfrentamos a un desafío en el ámbito de la propiedad industrial y la patentabilidad. Al tratarse de cepas ya conocidas y no de un compuesto o alimento recién descubierto, se debe estudiar a fondo su rentabilidad comercial. Las empresas que deseen comercializarlo podrían encontrarse con el inconveniente de que la cepa ya es accesible y pública. Para nosotros, como universidad pública, esto no resulta un impedimento relevante, ya que nos movemos principalmente por un interés científico», recalca Letek.

Por otro lado, la investigadora Blanca Lorente-Torres agrega que otra cuestión importante es que «funciona como un profiláctico, lo que implica que debe tomarse antes de contraer la enfermedad y haber logrado asentarse en la microbiota del huésped». Por ello, cree que podría tener futuro en el entorno ganadero, especialmente en la industria porcina, debido a que, «al tratarse de una bacteria formadora de esporas, es especialmente estable, replicable y fácil de administrar», por lo que «reduce costes». Un entorno que se vería favorecido especialmente en el contexto actual de resistencia a los antibióticos, debido al uso frecuente de estos para el engorde y la prevención de enfermedades.

Para el futuro, los científicos planean expandir los cribados hacia otras cepas o matrices que no formen parte de la Colección Española de Cultivos Tipo (CECT), como alimentos fermentados, utilizando su metodología.

De este modo, «podrían localizar cepas de interés no solo para combatir la Listeria, sino también para otros patógenos que actualmente cuentan con pocas opciones de tratamiento». Además, otra línea de investigación prometedora consiste en combinar cepas distintas, «un enfoque aún no profundizado».