Científicos mapean el ADN de las bacterias de la enfermedad de Lyme

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Un equipo dirigido por biólogos del Centro de Graduados de CUNY ha producido un análisis genético de la bacteria de la enfermedad de Lyme que puede allanar el camino para mejorar el diagnóstico, el tratamiento y la prevención de la enfermedad transmitida por garrapatas.

Weigang Qiu, profesor de Biología en el Centro de Graduados de CUNY y Hunter College, y un equipo internacional que incluye al autor principal Saymon Akther, ex estudiante del doctorado en Biología del Centro de Graduados de CUNY, mapeó la composición genética completa de 47 cepas de bacterias relacionadas con la enfermedad de Lyme de todo el mundo, creando una poderosa herramienta para identificar las cepas bacterianas que infectan a los pacientes. Los investigadores dijeron que esto podría permitir pruebas de diagnóstico más precisas y tratamientos adaptados a las bacterias que causan la enfermedad de cada paciente.

Imagen de una garrapata en un tubo. Crédito de la imagen: Marino Linic

Foto de Marino Linic en Unsplash

“Al comprender cómo estas bacterias evolucionan e intercambian material genético, estamos mejor equipados para monitorear su propagación y responder a su capacidad de causar enfermedades en humanos”, señaló Qiu, autor correspondiente del estudio.

Los investigadores dijeron que la información genética descubierta en el estudio puede ayudar a los científicos a desarrollar vacunas más efectivas contra la enfermedad de Lyme.

Garrapata hembra Ixodes ricinus en gramilla seca en Hochholz-Kapellenbruch, Alemania. Crédito de la imagen: W.alter en Wikipedia

La enfermedad de Lyme es la enfermedad transmitida por garrapatas más común en América del Norte, Sudamérica y Europa. Afecta a cientos de miles de personas al año. La enfermedad surge de una bacteria perteneciente al grupo Borrelia burgdorferi sensu lato, que afecta a las personas mediante la picadura de garrapatas infectadas. Los síntomas pueden incluir fiebre, dolor de cabeza, fatiga y una erupción cutánea característica. Si no se trata, la infección puede extenderse a las articulaciones, el corazón y el sistema nervioso, provocando complicaciones más graves, incluso la muerte.¹

Cabeza de garrapata, excelente macrofotografía de Fedaro

En la provincia de La Pampa, en Argentina, la infección causada por una garrapata debe ser informada a las autoridades de Salud Pública, y registrarse en la documentación del centro sanitario, privado o público, al que asistió la persona infectada.

El cambio climático y el aumento de casos
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El número de infectados aumenta de manera constante, con 476.000 casos nuevos anuales en Estados Unidos, y puede crecer más rápido con el cambio climático, según advirtieron los autores del estudio.

El equipo de investigación, además de científicos del CUNY Graduate Center y Hunter College, incluye a Rutgers, Stony Brook y más de una docena de otras instituciones de investigación, secuenció los genomas completos de las bacterias de la enfermedad de Lyme que representan las 23 especies conocidas del grupo. La mayoría no había sido secuenciada antes de esta oportunidad. El proyecto financiado por los Institutos Nacionales de Salud (NIH), de Estados Unidos, incluyó varias cepas más de bacterias, y especies asociadas con infecciones humanas y que no se sabe que causen enfermedades en humanos.

Ciclo biológico de una garrapata. Crédito de la imagen: Simonsaman

Las garrapatas son muy antiguas
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Al comparar estos genomas, los investigadores reconstruyeron la historia evolutiva de las bacterias de la enfermedad de Lyme, rastreando sus orígenes a millones de años atrás. Descubrieron que la bacteria probablemente se originó antes de la desintegración del antiguo supercontinente Pangea, lo que explica la distribución mundial actual.

El estudio también reveló cómo estas bacterias intercambian material genético dentro y entre especies. Este proceso, conocido como recombinación, permite a las bacterias evolucionar rápidamente y adaptarse a nuevos entornos. Los investigadores identificaron puntos calientes específicos en los genomas bacterianos donde este intercambio genético ocurre con mayor frecuencia, a menudo involucrando genes que ayudan a las bacterias a interactuar con sus vectores de garrapatas y huéspedes animales.

Avances
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“Esta investigación de secuenciación integral y de alta calidad de la enfermedad de Lyme y las bacterias relacionadas proporciona la base para impulsar el campo hacia adelante”, dijo Steven Schutzer, profesor de la Facultad de Medicina de Rutgers, Nueva Jersey y coautor del estudio publicado en mBio. “Cada proyecto de investigación moderno —, desde la clínica hasta la salud pública, la ecología y la evolución, la fisiología bacteriana, el desarrollo de herramientas médicas y la interacción huésped-bacteria —, se beneficiará de este trabajo", completó.

Los investigadores remarcaron que la información genética descubierta en este estudio —, que explica cómo evoluciona y se propaga la bacteria y los genes son esenciales para la supervivencia —, puede ayudar a los científicos a desarrollar vacunas más efectivas contra la enfermedad de Lyme.

Para facilitar la investigación en curso, el equipo desarrolló herramientas de software basadas en la web que permiten a los científicos comparar genomas de Borrelia e identificar determinantes de la patogenicidad humana.

De cara al futuro, los investigadores dijeron que planean ampliar su análisis para incluir más cepas de bacterias de la enfermedad de Lyme, especialmente de regiones poco estudiadas. También pretenden investigar las funciones de genes exclusivos de cepas que causan enfermedades, lo que podría revelar nuevos objetivos para intervenciones terapéuticas. A medida que la enfermedad de Lyme amplía su área de distribución geográfica debido al cambio climático, la investigación proporciona herramientas e información valiosas para combatir esta creciente amenaza a la salud pública.

Otras enfermedades infecciosas
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“Este es un estudio fundamental, un conjunto de trabajos que proporciona a los investigadores datos y herramientas que avanzan para adaptar mejor el tratamiento contra todas las causas de la enfermedad de Lyme y proporciona un marco hacia enfoques similares contra otras enfermedades infecciosas causadas por patógenos", indicó Benjamin Luft, profesor de Medicina Edmundo D. Pellegrino en la Renaissance School of Medicine de la Universidad Stony Brook.

Otros científicos entre los 20 autores del estudio fueron Claire Fraser y Emmanuel Mongodin de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland y Sherwood Casjens de la Facultad de Medicina de la Universidad de Utah.

El estudio cuenta con el apoyo de subvenciones de los NIH y un premio otorgado por la Steven and Alexandra Cohen Foundation.

Importante
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El estudio Natural selection and recombination at host-interacting lipoprotein loci drive genome diversification of Lyme disease and related bacteria fue publicado en Bio. Sus autores son Saymon Akther, Emmanuel F. Mongodin, Richard D. Morgan, Lia Di, Xiaohua Yang, Maryna Golovchenko, Gabriele Margos, Sabrina Hepner, Volker Fingerle, Hiroki Kawabata, Ana Cláudia Norte, Isabel Lopes de Carvalho, Maria Sofia Núncio, Adriana Marques, Steven E. Schutzer, Claire M. Fraser, Benjamin J. Luft Contact, Sherwood R. Casjens Contact, Weigang Qiu

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