Crean virus sintéticos para combatir bacterias resistentes a antibióticos

Los bacteriófagos, virus que infectan bacterias, han sido utilizados como tratamientos médicos durante más de un siglo. Sin embargo, el interés en estos virus ha resurgido debido a la creciente amenaza global de la resistencia a los antibióticos. A pesar de este renovado interés, la mayoría de las investigaciones sobre fagos se han centrado en virus que ocurren naturalmente, ya que los métodos tradicionales para modificar fagos son lentos, complejos y difíciles de escalar.

En un nuevo estudio publicado en PNAS, científicos de New England Biolabs (NEB) y Yale University presentaron el primer sistema completamente sintético para la ingeniería de bacteriófagos que atacan a Pseudomonas aeruginosa, una bacteria altamente resistente a antibióticos que representa un grave riesgo a nivel mundial. Este enfoque se basa en la plataforma de High-Complexity Golden Gate Assembly (HC-GGA) de NEB, que permite a los investigadores diseñar y construir fagos utilizando datos de secuencias de ADN digitales en lugar de depender de muestras de virus existentes.

Utilizando este sistema, el equipo construyó un fago de P. aeruginosa a partir de 28 fragmentos de ADN sintético. Luego, programaron el virus con nuevas capacidades introduciendo mutaciones puntuales, así como inserciones y eliminaciones de ADN. Estos cambios permitieron a los investigadores intercambiar genes de fibras de cola para modificar las bacterias que el fago podía infectar y agregar marcadores fluorescentes que hacían visibles las infecciones en tiempo real.

"Incluso en los mejores casos, la ingeniería de bacteriófagos ha sido extremadamente laboriosa. Los investigadores han dedicado carreras enteras a desarrollar procesos para modificar fagos modelo específicos en bacterias huésped", reflexionó Andy Sikkema, coautor del estudio y científico investigador en NEB. "Este método sintético ofrece avances tecnológicos en simplicidad, seguridad y velocidad, allanando el camino para descubrimientos biológicos y desarrollo terapéutico".

Construcción de fagos a partir de ADN digital

Con la plataforma de Golden Gate Assembly de NEB, los científicos pueden ensamblar un genoma completo de fago fuera de la célula utilizando ADN sintético, incorporando todos los cambios genéticos planificados durante la construcción. Una vez ensamblado, el genoma se introduce en una cepa de laboratorio segura donde se convierte en un bacteriófago activo.

Esta estrategia evita muchos de los obstáculos de larga data en la investigación de fagos. Los enfoques tradicionales dependen de mantener muestras físicas de fagos y utilizar bacterias huésped especializadas, lo que puede ser especialmente desafiante al trabajar con virus que infectan patógenos humanos peligrosos. El nuevo método también elimina la necesidad de rondas repetidas de selección o ediciones genéticas paso a paso dentro de células vivas.

Por qué Golden Gate Assembly marca la diferencia

A diferencia de otras técnicas de ensamblaje de ADN que combinan fragmentos más largos pero menos numerosos, Golden Gate Assembly utiliza segmentos de ADN más cortos. Estos fragmentos más cortos son más fáciles de producir, menos tóxicos para las células huésped y menos propensos a contener errores. El método también funciona bien con genomas de fagos que contienen secuencias repetidas o un contenido de GC extremo, lo que a menudo complica el ensamblaje de ADN.

Al simplificar el proceso y ampliar lo que es técnicamente posible, este enfoque amplía significativamente el potencial para desarrollar bacteriófagos como terapias dirigidas contra infecciones resistentes a antibióticos.

Colaboración convierte herramientas en terapias

El desarrollo de este sistema de ingeniería rápida de fagos sintéticos surgió de una estrecha colaboración entre científicos de NEB y investigadores de bacteriófagos en Yale University. Los investigadores de NEB habían pasado años refinando Golden Gate Assembly para que pudiera manejar de manera confiable grandes objetivos de ADN hechos de muchos fragmentos. Los investigadores de Yale reconocieron que estas herramientas podrían desbloquear nuevas posibilidades en la biología de fagos y se acercaron para explorar aplicaciones más ambiciosas.

Los científicos de NEB primero optimizaron el método utilizando un virus modelo bien estudiado, el fago T7 de Escherichia coli. A partir de ahí, los equipos colaborativos expandieron la técnica a fagos no modelo que atacan algunas de las bacterias más resistentes a antibióticos conocidas.

Un estudio relacionado que utilizó el mismo enfoque de Golden Gate para construir fagos de Mycobacterium de alto contenido de GC fue publicado en PNAS en noviembre de 2025 en colaboración con el Hatfull Lab de la Universidad de Pittsburgh y Ansa Biotechnologies. En otro ejemplo, investigadores de Cornell University se asociaron con NEB para crear fagos T7 diseñados sintéticamente que funcionan como biosensores para detectar E. coli en agua potable, descritos en un estudio de ACS de diciembre de 2025.

"Mi laboratorio construye 'martillos extraños' y luego busca los clavos adecuados", dijo Greg Lohman, investigador principal en NEB y coautor del estudio. "En este caso, la comunidad de terapia con fagos nos dijo: 'Ese es exactamente el martillo que hemos estado esperando'".