La bioconservación de productos lácteos, es decir, la conservación de este tipo de alimentos a través de sustancias naturales es una línea de investigación prioritaria en el Instituto de Productos Lácteos de Asturias (IPLA), perteneciente al Área de Ciencia y Tecnología de Alimentos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). La obtención de antimicrobianos naturales que puedan sustituir a los aditivos de síntesis química y garantizar la seguridad de los productos lácteos es uno de sus principales objetivos. Como resultado de estas investigaciones, el grupo de expertos del IPLA ha logrado identificar y aislar de un virus bacteriófago sustancias enzimáticas antibacterianas activas contra “Staphylococcus aureus” que podrían ser utilizadas como bioconservantes en el futuro.
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Un bacteriófago es un tipo de virus muy abundante en la naturaleza que sólo infecta bacterias. Su sistema de ataque tras la infección y multiplicación del virus dentro de la bacteria incluye la producción de unas enzimas (sustancias de naturaleza proteica capaces de regular multitud de reacciones) llamadas endolisinas. Estas endolisinas con actividad lítica, es decir, que provocan la rotura de determinadas estructuras de la pared bacteriana, tienen sistemas específicos que permiten a la enzima anclarse selectivamente sobre una pared bacteriana concreta.
Recientemente se ha demostrado que estas endolisinas de los bacteriófagos pueden usarse como nuevas herramientas terapéuticas, tanto en el tratamiento de enfermedades infecciosas como en el campo de la biotecnología. Estas nuevas armas, denominadas enzibióticos, se han utilizado con éxito para controlar infecciones causadas por bacterias patógenas, especialmente en aquellas cepas resistentes a antibióticos, en modelos animales. El desarrollo de cepas de microorganismos resistentes a los antibióticos es una situación cada vez más frecuente que compromete la eficacia de este tipo de tratamientos.
Biocontrol eficaz
La capacidad antibacteriana selectiva de los enzibióticos puede dar un importante impulso al biocontrol de patógenos en el campo de la alimentaciónLa línea de desarrollo que abren los enzibióticos podría dar lugar a agentes antimicrobianos más potentes y específicos que los antibióticos al dejar intactas al resto de las bacterias del organismo, en su mayor parte inocuas e incluso beneficiosas y que son eliminadas indiscriminadamente por los antibióticos convencionales. Al igual que en el campo de la medicina, la actividad antibacteriana selectiva de los enzibióticos proporciona una poderosa herramienta de biocontrol en el campo de la seguridad alimentaria.
Pero para facilitar el camino de estos enzibióticos, tanto hacia la industria alimentaria como a otros entornos de aplicación, como el sanitario y veterinario, es necesario adaptar su producción a gran escala, punto en el que se hallan actualmente las investigaciones. En el caso de su utilización como bioconservantes, después de haber localizado en el genoma de bacteriófagos específicos (en este caso que sólo atacan a «S. aureus«) los genes responsables de producir los enzimas, el Grupo de Fermentos Lácticos y Bioconservación del IPLA-CSIC estudia la forma de producir los enzimas a gran escala. Y es que desarrollar técnicas para aumentar su producción permitirá utilizarlos en ensayos con el objetivo de evaluar sus propiedades antibacterianas y comparar su efectividad con la de otros bioconservantes que ya se emplean en la industria alimentaria.
Mayor vida útil
Para lograr sus objetivos los investigadores han tenido que localizar en primer lugar los genes responsables de producir los enzimas en el virus bacteriófago, extraerlos, clonarlos e introducirlos en una bacteria huésped. El paso siguiente es el que están desarrollando en estos momentos: lograr que esos genes se sobreexpresen en las bacterias huésped para que produzcan la mayor cantidad de enzimas posible. A partir de ese momento, este grupo de investigadores del IPLA-CSIC dispondrá de una fábrica viva de los enzibióticos que degradan selectivamente a «S. aureus».
Líneas de investigación
El IPLA, inaugurado en 1990 y ubicado en Villlaviciosa, pertenece al Área de Ciencia y Tecnología de Alimentos del CSIC. Además de las labores propias de la investigación posee un Laboratorio de Análisis al Exterior para el sector lácteo. Entre sus principales líneas de investigación se encuentran:- El estudio de mecanismos de biocontrol sobre microorganismos patógenos y alterantes para extender la vida útil de productos lácteos. La investigación se centra en la aplicación de bacteriocinas (sustancias proteicas con actividad antimicrobiana originadas por diferentes familias bacterianas) producidas por bacterias lácticas y otros compuestos antimicrobianos aislados de ambientes lácteos como bacteriófagos y sus endolisinas. Se profundiza en la base molecular de su modo de acción con objeto de mejorar su eficacia antimicrobiana.
- El desarrollo de métodos rápidos y fiables para detectar y tipificar microorganismos patógenos y alterantes.
- La mejora de técnicas analíticas y establecimiento de nuevas metodologías para evaluar la presencia de peligros de naturaleza química en productos lácteos.
Los enzibióticos constituyen un prometedor campo de investigación con un amplio rango de aplicaciones que irían desde los tratamientos médicos como la neumonía, la enfermedad infecciosa con mayor índice de mortalidad en el mundo, hasta su utilización como conservantes naturales en el campo de la biotecnología alimentaria. No es la primera vez que el CSIC investiga sobre el enorme potencial como herramienta antibacteriana de las endolisinas, estas proteínas de los bacteriófagos encargadas de romper la pared de las bacterias para iniciar así su degradación. Trabajos anteriores ofrecen una imagen que explica cómo la endolisina Cpl-1 se une y elimina en pocos segundos al neumococo.
Expertos internacionales en enfermedades infecciosas han alertado reiteradamente sobre la necesidad de desarrollar alternativas a los antibióticos, dado que la resistencia de las bacterias a estos tratamientos comienza a extenderse. Los bacteriófagos son muy abundantes en la naturaleza y constituyen, por tanto, una amplia fuente natural de endolisinas. La combinación de esta enorme diversidad natural con investigaciones que amplíen la información estructural de estas proteínas abre, según los expertos del CSIC, un prometedor camino para el futuro diseño de enzibióticos específicos a la carta para cualquier especie patógena de bacteria.
“Staphylococcus aureus” es una bacteria patógena relacionada frecuentemente con intoxicaciones alimentarias y especialmente difícil de eliminar por desarrollar cepas resistentes. La intoxicación está provocada por la ingestión de la toxina producida por el crecimiento en los alimentos de ciertas cepas de la bacteria. Se trata de una enterotoxina que causa gastroenteritis al poco de ser consumida, entre dos y cuatro horas, con vómitos diarrea e inflamación de la mucosa gástrica e intestinal. El microorganismo es un estafilococo, es decir, una bacteria con forma redonda que crece normalmente en masas similares a racimos de uvas en medio sólido, dando al alimento una coloración amarilla dorada (aunque algunas cepas son incoloras), de ahí el nombre de aureus. El alimento implicado normalmente es rico en proteínas y muy a menudo está procesado. Alrededor del 75% de los brotes de intoxicación estafilocócica aparecen como consecuencia de una mala refrigeración.
