Investigadores de la Universidad Pompeu Fabra han desarrollado un kit de herramientas genéticas que se puede utilizar para modificar genéticamente Cutibacterium acnes, la bacteria más común que se encuentra en la piel humana, para producir compuestos terapéuticos para diversas afecciones cutáneas. Este enfoque ofrece una alternativa segura, controlada y ventajosa a los tratamientos existentes.
El estudio, publicado en la revista científica Cell Systems, fue dirigido por el Dr. Marc Güell, con Guillermo Nevot como co-primer autor. Los investigadores lograron crear una cepa de C. acnes que produce antioxidantes y reduce el estrés oxidativo en las células de la piel expuestas a la radiación UV. Aunque la investigación se encuentra actualmente en la etapa de cultivo celular, promete grandes cosas para las aplicaciones futuras.
El kit de herramientas genéticas consta de una molécula de ADN circular llamada plásmido, que incluye diferentes secuencias, cada una con una función específica. Una secuencia codifica el gen para la producción del compuesto terapéutico deseado, otra regula la cantidad de compuesto producido en función de los estímulos externos, otra permite seleccionar las cepas que han integrado el plásmido, y otra elimina la resistencia a los antibióticos después del proceso de selección.
Los investigadores también introdujeron herramientas para eliminar la capacidad natural de C. acnes de producir ciertos nutrientes que necesita. Esto garantiza que las bacterias no persistan en la piel a menos que estos nutrientes se proporcionen desde el exterior, por ejemplo, a través de una crema aplicada a la piel.
El kit de herramientas genéticas hace que estas bacterias sean seguras porque no contienen genes de resistencia a los antibióticos, no pueden intercambiarlos con otras bacterias y no pueden producir por sí mismas los nutrientes que necesitan para sobrevivir.
El estrés oxidativo, causado por factores como la radiación UV y la inflamación crónica, daña las células y altera su estructura y función. Los investigadores crearon una cepa de C. acnes que produce más o menos antioxidantes en respuesta a diferentes niveles de estímulos artificiales en el laboratorio. Cuando se aplican a un cultivo de queratinocitos, las células más superficiales de la piel, expuestas a la radiación UV, los antioxidantes generados por C. acnes redujeron significativamente el estrés oxidativo. Esta reducción se correlacionó con los niveles de actividad del gen diseñado, lo que sugiere que la actividad antioxidante de las bacterias se puede ajustar a las necesidades específicas.
En el futuro, se podrían crear cremas cosméticas y terapéuticas que contengan millones de C. acnes capaces de producir niveles variables de antioxidantes en respuesta a estímulos naturales como los niveles de estrés oxidativo en la piel. Esto podría conducir a tratamientos para afecciones como la dermatitis atópica, el envejecimiento prematuro y el cáncer.
C. acnes reside en los folículos pilosos, donde metaboliza el sebo, la sustancia aceitosa producida por la piel. Forma poblaciones estables y duraderas con individuos genéticamente similares, con una interacción mínima con otras especies bacterianas y un transferencia de genes limitada.
Las cepas II y III de C. acnes se asocian con una piel sana. De hecho, ciertas enfermedades de la piel, como la dermatitis atópica, presentan una disminución característica de C. acnes en la piel. Además, C. acnes se puede trasplantar fácilmente de un donante sano a un receptor a través de aplicaciones tópicas para mejorar la salud de la piel.
Otras especies bacterianas genéticamente modificadas han mostrado resultados prometedores en el tratamiento de enfermedades metabólicas, infecciones y cáncer en el intestino y los pulmones. Sin embargo, hay pocos estudios sobre afecciones cutáneas. Los estudios más prometedores, realizados en ratones, involucraron Staphylococcus epidermidis para acelerar la cicatrización de heridas, como vacunas contra el cáncer y como repelentes de mosquitos. Sin embargo, S. epidermidis no reside naturalmente en nuestra piel, su integración es baja, las poblaciones cambian más frecuentemente y es más propensa a intercambiar genes con otras bacterias.
Por lo tanto, las características de C. acnes, combinadas con el kit de herramientas genéticas, la convierten en una candidata segura e ideal para el uso terapéutico, llenando un nicho que ha sido poco investigado.