En la lucha contra la fiebre tifoidea por primera vez, los investigadores fueron capaces de mirar cuán esenciales eran todos y cada uno de los genes de una célula bacteriana en un solo experimento. El nuevo método facilitará el estudio de la actividad de los genes y la búsqueda de sus puntos débiles en las bacterias sobre todo cuando se trata de microorganismos patógenos.
Mediante el desarrollo de un nuevo método de secuenciación de próxima generación, un equipo estableció cuáles de los genes de Salmonella typhi son necesarios para sobrevivir y cuáles son un “lujo” para la bacteria. Los resultados y el método serán de gran ayuda para los científicos qu estudian las enfermedades bacterianas, lo que les permitirá aprovechar la abundancia de datos de secuencia genómica generados por las nuevas tecnologías de secuenciación.
Cada año 22 millones de personas son infectadas y 220.000 mueren a causa de la infección por S. typhi. Es una amenaza especialmente en los países en desarrollo, o en áreas con mala higiene o falta de agua potable.
El equipo fue capaz de mirar en casi todos los genes de S. typhi y demostró que sólo tiene 356 genes esenciales para la supervivencia miestras que el resto de los 4162 genes no son esenciales para la bacteria. Saber qué genes son esenciales para la supervivencia de los patógenos permitirá a los investigadores buscar nuevos tratamientos que apunten a estos genes esenciales.
“Hemos desarrollado un nuevo método que es diez veces más potente que cualquier técnica anterior”, dicen los investigadores del Instituto Sanger y cuyo trabajo publicaron en la revista Genome Research. “Al combinar mutagénesis inducida por transposición por, un método que permite que pequeños trozos se inserten en el genoma de manera efectiva desactivando los genes individualmente con la secuenciación de alto rendimiento, hemos sido capaces de determinar qué genes son esenciales para la supervivencia de S. typhi y cuales no son esenciales “.
“Fundamentalmente, nuestro nuevo método nos permite lograr todo esto en un solo experimento.”
Utilizando este método novedoso que el equipo ha nombrado TraDIS (del inglés Transposon Directed Insertion site Sequencing), se inserta transposones en el genoma de S. typhi para generar más de un millón de mutantes. Entonces se crecieron todas las bacterias mutantes y se utilizaron la secuencia a gran escala para identificar directamente los 370.000 sitios de inserción en el genoma de la S. typhi. Esto generó un promedio de más de 80 sitios de inserción por gen miestras que los métodos anteriores solo producían unas pocas mutaciones por gen.
Si un transposón se inserta en un gen esencial, el gen queda silenciado y la célula mutante no creceráy por lo tanto se considera sencial. Por su parte si la célula con la mutación es capaz de crecer ese gen se considera no esencial. Mediante la secuenciación del ADN los científicos obtuvieron la lista completa de aproximadamente 1 millón de mutantes en total y en el equipo fueron capaces de identificar los genes en los que no inserciones transposón se habían detectado.
En un solo experimento utilizando el método de TraDIS, el equipo fue capaces de determinar si procede o no el 99,6% de los genes de S. typhi son esenciales para su supervivencia.
Es importante destacar que el equipo aplicó el método a un problema clínico, examinando la forma en que S. typhi podría sobrevivir en los seres humanos. La fiebre tifoidea se puede contagiar por contacto y sin mostrar síntomas, actúan como depósitos, almacenando la bacteria en la vesícula biliar y su transmisión a otras personas.
Sin embargo, las bacterias no pueden sobrevivir en el entorno bastante hostil de la vesícula biliar a menos que sean tolerantes a la bilis, el líquido graso secretado por la vesícula biliar. En cuanto a los genes implicados en la resistencia a la bilis, nos permite ver qué genes son esenciales para ayudar a S. typhi sobrevivir en esta condición.
“Crecimos las bacterias en la bilis y encontramos los genes necesarios para la tolerancia a la bilis”, dice Keith Turner, investigador del Instituto Sanger, y responsable de la investigación. “Hemos encontrado 169 genes implicados en la tolerancia a la bilis, muchos de estos no había sospecha alguna y más de 30 de estos genes no se habían caracterizado en lo absoluto.
“Gracias al uso de esta metodología hemos puesto de relieve nuevos posibles blancos para el tratamiento de S. typhi y evitat su sobrevicencia en la vesícula biliar.”
Por primera vez, es posible pintar un cuadro completo de los genes esenciales, ventajosos o perjudiciales en muchas fases del ciclo de vida bacteriana, para así determinar las funciones necesarias a lo largo de su ciclo de la enfermedad. Esta imagen es muy importante para el descubrimiento de nuevas dianas para el tratamiento.
Referencia
Langridge G C, Phan M-D, Turner D J et al. Simultaneous assay of every Salmonella Typhi gene using one million transposon mutants. Genome Research, 2009; DOI: 10.1101/gr.097097.109
