Investigadors de la UPC al Campus de Terrassa descobreixen com els bacteris cooperen per defensar-se dels antibiòtics

biocapaEl catedràtic de Física Aplicada de la UPC al Campus de Terrassa, Jordi Garcia Ojalvo, ha descobert, juntament amb l’investigador de la mateixa Universitat Pau Rué i un grup de científics nord-americans, que els bacteris construeixen grans estructures amb cèl·lules mortes per defensar-se dels antibiòtics o altres agents externs. El descobriment s’ha publicat a la revista nord-americana Proceedings of the National Academy of Sciences i Science també n’ha fet referència.

 

Jordi Garcia Ojalvo i Pau Rué, investigadors del Departament Física i Enginyeria Nuclear de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), han descobert com els bacteris de l’espècie Bacillus subtilis s’organitzen en estructures tridimensionals, anomenades biocapes o biofilms. Aquestes biocapes tenen una rugositat molt pronunciada que fa que siguin impermeables a líquids i a gasos i, per tant, impermeables també als antibiòtics i d'altres bactericides. Les rugositats que construeixen en la seva superfície, a partir de cúmuls de cèl·lules mortes, els confereix molta més antiadherència que, per exemple, el Teflon.

 

A l'estudi, hi han participat investigadors de les universitats nord-americanes de Califòrnia i de Texas. El descobriment s’ha publicat a la revista nord-americana Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). La  revista Science s’ha fet també ressò d’aquest descobriment amb una notícia a la seva edició on line.

 

Garcia Ojalvo, que actualment treballa també amb la Universitat Pompeu Fabra (UPF), afirma  que “hem pogut comprovar que els bacteris creen rugositats per acumulació de cèl·lules mortes i no vives,  com creiem fins ara. Aquestes arrugues són extraordinàriament altes si les comparem amb les dimensions d’un sol bacteri. A escala humana serien com un gran gratacel. Són com grans estructures defensives construïdes amb l’acumulació de cèl·lules que moren defensant a la comunitat”, explica l’investigador.

 

Vèncer la resistència als bactericidesGarcia Ojalvo

Les conseqüències d’aquest descobriment són molt importants perquè els bacteris infecten el cos humà mitjançant biocapes, i la impermeabilitat d’aquestes les fa molt resistents als antibiòtics. Són tant resistents que poden sobreviure a tractaments amb bactericides, iode i fins i tot a rentats d'hores amb lleixiu. Garcia Ojalvo diu que “arribar a entendre que les biocapes de bacteris aconsegueixen organitzar-se en tres dimensions gràcies a la mort cel·lular permet avançar per vèncer la seva resistència als agents bactericides”.

 

Les biocapes de bacteris es troben també a les canalitzacions d'aigua, als implants mèdics, als pous de petroli, als sistemes d'aire condicionat, etc.

 

Jordi Garcia Ojalvo, Pau Rué i els seus col·legues nord-americans han fet servir per al seu descobriment tècniques de microscòpia de fluorescència, microscòpia de força atòmica i models matemàtics.

 

Un avenç útil per a l’enginyeria de teixits biològics

A més, el descobriment ha permès als investigadors desenvolupar un mètode per generar arrugues artificials dins de les biocapes del bacteris, induint mort cel·lular en determinats punts de l’estructura. Això podria arribar a ser molt útil en enginyeria de teixits biològics.

 

Accedir a l’article publicat a PNA:

Munehiro Asally,  Mark Kittisopikul, Pau Rué, Yingjie Du, Zhenxing Hu, Tolga Çağatay, Andra B. Robinson, Hongbing Lu, Jordi Garcia-Ojalvo, Gürol M. Süel (2012), Localized cell death focuses mechanical forces during 3D patterning in a biofilm, PNAS, setembre 24, 2012, doi:10.1073/pnas.

http://www.pnas.org/content/early/2012/09/19/1212429109

 

Notícia sobre el descobriment a Science
http://news.sciencemag.org/sciencenow/2012/09/a-wrinkle-in-slime-cell-deaths.html