Un gran reto en el tratamiento de las infecciones son las biopelículas que, aunque se ha estudiado ampliamente su formación en condiciones de laboratorio, sigue siendo difícil comprender su desarrollo en el complejo entorno del tracto respiratorio humano.
El problema ha sido resuelto por el equipo de investigadores de la EPFL dirigido por Alexandre Persat, quienes han desarrollado con éxito unos organoides llamados AirGels, es decir, unos tejidos tridimensionales en miniatura y autoorganizados que crecen a partir de células madre para imitar los tejidos y órganos reales del cuerpo humano.
Estos representan un cambio de paradigma en este campo, ya que permiten a los científicos reproducir y estudiar los intrincados entornos de los órganos en el laboratorio.
En concreto, los AirGels son modelos de bioingeniería de tejido pulmonar humano que abren nuevas posibilidades en la investigación de infecciones y revolucionan la investigación de infecciones al emular con precisión las propiedades fisiológicas de la mucosa de las vías respiratorias, como la secreción de moco y el latido ciliar.
Una tecnología que permite a los científicos estudiar las infecciones de las vías respiratorias de una manera más realista y completa, salvando la distancia entre los estudios in vitro y las observaciones clínicas.
En el estudio, publicado en la revistaPLoS Biology, los investigadores utilizaron AirGels para investigar el papel del moco en el proceso de formación de biopelículas por Pseudomonas aeruginosa, una bacteria patógena que suele ser resistente a los antibióticos. Al infectar los AirGels con 'P. aeruginosa' y estudiarlos con microscopía en vivo de alta resolución, pudieron observar cómo la bacteria formaba biopelículas en tiempo real.
Sus observaciones revelaron que 'P. aeruginosa' induce activamente la contracción de la mucosa de su huésped mediante filamentos retráctiles conocidos como pili de tipo IV (T4P). Los filamentos T4P generan las fuerzas necesarias para contraer el moco de las vías respiratorias, lo que permite a las células de 'P. aeruginosa' agregarse y formar una biopelícula. Los investigadores validaron sus hallazgos con simulaciones de seguimiento y experimentos biofísicos en determinados mutantes de 'P. aeruginosa'.
El estudio demuestra así que el modelo de organoide AirGel puede aportar datos únicos sobre las interacciones mecánicas entre las bacterias y el entorno de sus huéspedes, y en este caso descubre un mecanismo desconocido hasta ahora que contribuye a la formación de biopelículas en las vías respiratorias.
La capacidad de diseñar organoides que reproduzcan fielmente el entorno de la mucosa abre nuevas vías de exploración, permitiendo a los investigadores descubrir aspectos de las infecciones que se habían pasado por alto, investigar la influencia de factores fisiológicos adicionales, como la temperatura, la humedad, los fármacos y los agentes químicos estresantes en el desarrollo y la progresión de la infección, y desarrollar tratamientos específicos contra patógenos resistentes a los antibióticos.
