Rodrigo Sieira lideró una investigación que logró identificar la red genética de virulencia en Brucella, la bacteria que causa la brucelosis. Se trata de una patología que afecta a mamíferos (perros, vacas, cabras y cerdos, entre otros) y a medio millón de humanos en el mundo. En Argentina, combatir su expansión se vuelve fundamental por el espacio clave asignado a la producción agropecuaria en las economías regionales y porque infecta a 10 mil habitantes al año.
Ahora bien, ¿de qué manera logró su objetivo? “Engañando” a la bacteria. Sí, Sieira exprimió al máximo su creatividad y consiguió recrear en el laboratorio las condiciones ambientales que la bacteria encuentra toda vez que ingresa a las células que invade. ¿Para qué? Para evaluar su comportamiento, estudiar el modo en que activa su maquinaria infecciosa y analizar a gran escala qué genes se “encienden” y se “apagan”. Con este propósito, migró hacia Canadá y adquirió conocimientos de Biología computacional para realizar análisis genómicos.
Sieira es investigador del Conicet asociado al Laboratorio de Microbiología Molecular y Celular del Instituto Leloir. En esta oportunidad, cuenta a PáginaI12 cómo se comporta la bacteria siempre que coloniza e infecta animales y personas, describe los procesos de regulación genética comprometidos y comparte las claves de la metodología empleada, novedad que reconoce los aportes más recientes de la bioinformática.
–Usted es biólogo (UBA) y realizó un doctorado (Unsam) con el objetivo de estudiar la bacteria del género Brucella, agente causal de la brucelosis. Cuénteme al respecto.
–Hay bacterias que son eliminadas ni bien ingresan al organismo, mientras que existen otras que son capaces de evadir los mecanismos de defensa del hospedador. Cuando cursé el doctorado investigué qué genes le confieren a Brucella la capacidad de ser infectiva. Participé del grupo del doctor Rodolfo Ugalde y enseguida conseguimos buenos resultados en la descripción de las funciones.
–¿Cuándo se descubrió Brucella?
–Fue descrita a principios del siglo pasado en Europa por obra del científico David Bruce. Brucella está compuesta por diferentes especies que infectan distintos mamíferos: perros, vacas, cerdos, ovejas, cabras, cetáceos y pinnípedos.
–¿Cómo actúan cuando colonizan a los animales?
–Afectan sus capacidades reproductivas porque atacan a los órganos reproductores y también a la placenta de las hembras preñadas, al tiempo que causan la inflamación de los testículos en los machos. En efecto, pese a que existen vacunas que funcionan bastante bien, ocasionan severos impactos económicos.
–¿Y cómo ingresan a los organismos humanos?
–Suelen afectar a aquellas personas que están en contacto con los animales infectados, por ejemplo, a los veterinarios, a los productores de leche y a los empleados de los frigoríficos. Cualquier fluido del animal que ingrese por inhalación, por heridas o a través de la mucosa es capaz de contagiar (zoonosis). Al principio, se desarrolla una etapa aguda parecida a una gripe fuerte y luego, si el diagnóstico no es rápido y el tratamiento se retrasa, se vuelve crónica y ya no se puede eliminar. Se torna peligrosa porque ocasiona focos de infección secundarios en distintos órganos, produce artritis, ocasiona graves problemas cardíacos y hasta puede infectar el sistema nervioso central, causar meningitis y ser mortal. Cabe destacar que aún no existen vacunas para humanos.
–Sus investigaciones se basan en el desarrollo de un mecanismo capaz de “engañar” a las bacterias. ¿A qué se refiere?
–Cuando un agente externo pasa al torrente sanguíneo es fagocitado –incorporado– por las células del sistema inmunológico, que lo destruyen dentro de unas estructuras ácidas denominadas lisosomas. Lo que ocurre en el caso de Brucella es que cuenta con la capacidad de “esquivar” este proceso. Por ello, aunque entra en contacto con los lisosomas no es devorada.
–¿Cómo lo hace?
–Rápidamente detecta la acidez del ambiente y activa genes que le permiten escapar de los lisosomas hacia otros compartimentos celulares donde replicarse y reiniciar el ciclo de infección. Entre ellos, el principal gen de virulencia que se identificó fue virB, pues, si se elimina, la bacteria pierde totalmente su capacidad de infectar. Luego de su descripción (que habíamos logrado en un primer período de estudio) debíamos focalizar la investigación en la regulación genética.
–¿Y qué es la regulación genética?
–Implica conocer cuándo se “encienden” y se “apagan” los genes. El proceso se modula a través de los reguladores transcripcionales: proteínas que detectan señales químicas (moléculas metabólicas, hormonas) y físicas del ambiente que se activan para reconocer secuencias específicas en el ADN. Cuando ello ocurre, encienden o apagan a los genes que tienen a su lado.
–¿Cuándo se encienden los genes virB?
–Se encienden no bien la bacteria ingresa a la célula hospedadora. En esta etapa logramos advertir que existían varios reguladores que intervenían cuando Brucella infectaba. Uno de ellos es VjbR, el principal regulador de los genes virB y perteneciente al sistema de Quorum Sensing (mecanismo que tienen las bacterias para comunicarse entre sí mediante señales químicas similares a hormonas).
–Advirtió que VjbR no solo regula a virB sino también se ocupa de otros mecanismos. Su trabajo actual, además, se destaca por la metodología empleada en la realización de los experimentos.
–Sí, claro. Dos grupos de Bélgica y EE.UU. que investigaron a Brucella, utilizaron a la bacteria en condiciones normales de laboratorio. Si bien observaron muchos genes afectados por VjbR, sus resultados eran disímiles y complejos de interpretar. Nosotros nos diferenciamos por el procedimiento empleado: engañamos a la bacteria haciéndole creer que estaba adentro de la célula hospedadora sometiéndola a distintos estímulos ambientales (rangos específicos de acidez, nutrientes, quitamos iones, agregamos metabolitos específicos, etcétera). Comprobamos que en esas condiciones VjbR se produce en grandes cantidades, y queda listo para regular al conjunto de genes necesarios para sobrevivir en el hospedador. Y, por otra parte, utilizamos una tecnología de última generación.
–¿Se refiere a los métodos que combinan Biología molecular con Bioinformática?
–Sí, se trata de tecnologías (ChIP-seq y RNA-seq) que nos permitieron analizar en simultáneo –con un altísimo nivel de detalle– todos los genes del cromosoma bacteriano. Estos métodos son posibles gracias al desarrollo de las tecnologías de secuenciación de ADN en masa con nuevos dispositivos que secuencian cantidades increíbles respecto a lo que ocurría tan solo una década atrás. De este modo identificamos la totalidad de genes que VjbR regula directamente en estas condiciones, conocimiento que podría contribuir al desarrollo futuro de compuestos antibacterianos eficaces para combatir la enfermedad.
–También se encargó del análisis de datos. Esto es muy valioso, sobre todo porque requirió de una capacitación especial que compromete conocimientos provenientes de diversos campos de estudio.
–El aprendizaje adquirido en Canadá nos confirió la capacidad de realizar análisis genómicos en forma autónoma, desde la parte de biología molecular y bioquímica hasta el análisis bioinformático de nuestros datos. Y actualmente aplicamos los conocimientos en nuevos proyectos propios y también en colaboraciones con otros grupos del Instituto Leloir que estudian distintos tipos de organismos bacterianos. Entre ellos, un patógeno de plantas responsable de una enfermedad de las crucíferas (grupo que incluye al repollo y la coliflor) y una bacteria aislada de aguas antárticas que presenta potenciales usos biotecnológicos.
