Irene Ortega Sanz, doctorando del programa en Avances en Ciencia y Biotecnología Alimentarias, defiende el lunes, 12 de febrero, su tesis doctoral titulada “Understanding the survival mechanisms of Campylobacter jejuni in human host and in the enviroment”.
La tesis está dirigida por Jordi Rovira Carballido y Beatriz Melero Gil. La defensa tendrá lugar en el Salón de Actos de la Facultad de Ciencias a las 11:30 h.
Mejorar la seguridad alimentaria requiere una profunda caracterización de las bacterias patógenas transmitidas por los alimentos. Entre ellas, destaca Campylobacter, causante de la enfermedad gastrointestinal —campilobacteriosis— más frecuentemente notificada en la Unión Europea desde 2005, con más de 127.000 casos en humanos en 2021. En la mayoría de casos notificados, Campylobacter jejuni es la especie predominante, lo que representa una seria amenaza para la salud humana, provocando además un impacto negativo en la economía de los sistemas de salud públicos. En esta Tesis Doctoral, se profundiza en los mecanismos moleculares de patogenicidad y virulencia de C. jejuni para resistir a las duras condiciones ambientales existentes a lo largo de la cadena de suministro alimentaria y sobrevivir a los mecanismos de defensa del huésped humano.
El estudio de las bases moleculares de patogenicidad de C. jejuni requiere la secuenciación del genoma completo (del inglés, Whole-Genome Sequencing) de los aislados, así como el análisis genómico posterior de los datos secuenciados. Surge de este modo la necesidad de desarrollar un flujo de trabajo ―CamPype― que permita analizar de manera automática datos WGS especialmente de esta bacteria. Gracias a CamPype, se observó una amplia diversidad genética entre aislados de Campylobacter spp. en España, con una gran variabilidad de genes de virulencia, así como altas tasas de genes de resistencia a antibióticos, especialmente frente a β-lactámicos, fluoroquinolonas y tetraciclinas, que justifican la amenaza para la salud mundial del aumento de la resistencia a los antibióticos.
En el camino hacia comprender el comportamiento de Campylobacter en el ambiente, dos aislados de C. jejuni que habían infectado a dos hermanos de la misma familia a la vez se compararon genómicamente para encontrar las causas moleculares que llevaron al niño a padecer perimiocarditis después de sufrir campilobacteriosis. Los aislados resultaron ser clones de la misma bacteria y solo presentaban 16 mutaciones entre sí, que afectaban principalmente al estado encendido/apagado de genes hipervariables. Además, los dos aislados, junto con otros tres aislados representantes de distintos eslabones de la cadena de suministro avícola, se caracterizaron fenotípicamente (tolerancia al oxígeno y estrés oxidativo, capacidad para formar biofilm y motilidad). En busca de posibles mecanismos genéticos implicados tanto en el desarrollo de la perimiocarditis como de los fenotipos observados. Los aislados combinaron diferentes comportamientos fenotípicos, con especial relevancia la diferente capacidad de movilidad de los dos aislados relacionados con el caso de la perimiocarditis. Además, el análisis comparativo de los genomas reveló distintos perfiles de genes asociados con los fenotipos observados, aunque el mecanismo molecular más relevante fue el cambio de fase de genes hipervariables, que permite a la bacteria encender o apagar ciertos genes según el entorno y que resultó crucial para modular los diversos mecanismos de supervivencia adoptados por la bacteria. Esto sugiere que, cuando se produce la infección del huésped humano por Campylobacter, la bacteria es capaz de modular la expresión de ciertos genes para adaptar su comportamiento al entorno, lo que puede provocar el desarrollo de complicaciones posteriores en el huésped según su estado.
La diferente capacidad de nado de los dos aislados relacionados con el caso de perimiocarditis condujo hacia un estudio en profundidad del fenotipo de motilidad en C. jejuni. Este estudio reveló, de nuevo, una gran diversidad de combinaciones del estado encendido/apagado de genes hipervariables implicados en la motilidad de la bacteria. Asimismo, un estudio estadístico de asociación genoma-fenotipo reveló también la importancia de genes de la membrana y cápsula, así como de aquellos implicados en la generación de energía para poner en marcha el funcionamiento del flagelo y permitir el movimiento de la bacteria.
En conclusión, la bacteria se caracteriza por su habilidad para combinar eficientemente diversas y complejas estrategias de supervivencia. Entre ellas destaca el cambio de fase, que es el mecanismo que otorga a la bacteria la ventaja adaptativa esencial para hacer frente a situaciones de estrés y adaptarse al huésped, lo que hace que el comportamiento de la bacteria pueda llegar a ser impredecible y potencia su prevalencia en el ambiente.