Nanocàpsules de virus per tractar infeccions

13/06/2016

Científics de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i de l‘Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) han desenvolupat un sistema de nanoencapsulació basat en envoltes de lípids, per augmentar l'eficàcia dels bacteriòfags en la teràpia fàgica oral. La investigació ha demostrat que la nanoencapsulació lipídica confereix als bacteriòfags una major resistència a l’acidesa de l'estómac i augmenta el seu temps de residència en el tracte intestinal en un model de pollastres d’engreix que simula les condicions de les granges de producció aviària. La tecnologia desenvolupada podria aplicar-se a bacteriòfags amb diferents morfologies per al seu us en teràpia fàgica, tant en animals com en éssers humans.
 
L'eficàcia dels bacteriòfags encapsulats s'ha provat tractant els animals amb bacteriòfags específics contra el bacteri zoonòtic Salmonella. Els resultats mostrenuna significativa reducció de la concentració intestinal de Salmonella, més prolongada en el temps quan la teràpia aplicada ha estat amb bacteriòfags encapsulats, en comparació amb l’efecte dels no encapsulats.

La teràpia oral amb bacteriòfags ha demostrat ser una eina factible i eficaç per al control d'infeccions causades per diferents patògens bacterians. En estudis anteriors, el Grup de Microbiologia Molecular de la UAB va publicar l'aïllament i la caracterització de tres bacteriòfags virulents (UAB_Phi20, UAB_Phi78, i UAB_Phi87) específics per a Salmonella, i va mostrar la seva eficàcia en la reducció de la concentració d’aquest bacteri zoonòtic en un model de pollets White Leghorn lliures de patògens específics (SPF), i en diverses matrius alimentàries contaminades experimentalment. No obstant, en aquella investigació es van observar dues limitacions en l’ús dels bacteriòfags en la teràpia oral: la reduïda estabilitat dels bacteriòfags en ambients extremadament àcids, com el de l'estómac, i el seu baix temps de residència en el tracte intestinal.
 
Per superar aquestes limitacions, els investigadors han desenvolupat un sistema de nanoencapsulació basat en càpsules de lípids (liposomes) que han aplicat als tres bacteriòfags virulents esmentats per poder comparar l'efecte dels bacteriòfags encapsulats i els no encapsulats en la disminució de la concentració de Salmonella en el cec d’un model de pollastres d’engreix infectats experimentalment. L'experimentació s’ha dut a terme en el Servei de Granges i Camps Experimentals de la UAB, simulant les condicions d'una granja real.
 
Arran d’aquest estudi s’han desenvolupat càpsules a escala nanomètrica amb un diàmetre mitjà de 320 nm i una càrrega positiva de 33 mV. Les nanocàpsules que contenen els bacteriòfags han estat observades per criomicroscòpia electrònica (Cryo-TEM) i per microscòpia confocal. Els investigadors han observat com el recobriment amb lípids permet que els bacteriòfags encapsulats siguin significativament més estables en els fluids gàstrics. El recobriment també millora significativament la retenció dels bacteriòfags en el tracte intestinal dels pollastres d'engreix. Després de 72 hores es van detectar bacteriòfags encapsulats en el 38,1% dels animals, mentre que els no encapsulats van ser detectats només en el 9,5% dels animals.

En experiments de teràpia oral, una vegada que el tractament es va aturar, la protecció conferida pels bacteriòfags no encapsulats va desaparèixer, mentre que la proporcionada pels bacteriòfags encapsulats va persistir durant almenys una setmana.
 
La metodologia desenvolupada permet l’encapsulació de bacteriòfags de diferent mida i morfologia, demostra els avantatges d'utilitzar bacteriòfags encapsulats en la teràpia fàgica oral i, a més, la seva mida nanomètrica permet la seva addició a l'aigua potable i al pinso per als animals. 
 
La investigació s’ha dut a terme conjuntament pel grup de Microbiologia Molecular del Departament de Genètica i Microbiologia de la UAB, dirigit per Montserrat Llagostera, i el grup Supramolecular NanoChemistry & Materials de l’ICN2, dirigit pel professor ICREA Daniel Maspoch. El treball ha estat publicat recentment a la revista Applied and Environmental Microbiology i és part del treball de la tesi doctoral amb menció internacional de Joan Colom Comas titulada “Studies of the molecular features of three Salmonella phages for use in phage therapy and of encapsulation methodologies to improve oral phage administration”.
 
Els resultats d’aquest treball ha permès la tramitació de la sol·licitud d’una patent europea compartida per la UAB, l’ICN2 i ICREA.
 
 
 
Article:
Colom J, Cano-Sarabia M, Otero J, Cortés P, Maspoch D, Llagostera M. Liposome-encapsulated bacteriophages for enhanced oral phage therapy against Salmonella. Applied and Environmental Microbiology (2015) doi:10.1128/AEM.00812-15.