La biología de las infecciones es una rama de la Ciencias Biológicas que combina inmunología, microbiología, biología celular, biología molecular y epidemiología para profundizar el conocimiento de las enfermedades infecciosas y proveer herramientas (diagnóstico, vacunas y drogas) para controlarlas mejor en el futuro.

Las enfermedades infecciosas son causadas por patógenos (virus, bacteria, hongos y parásitos) que tienen diversas vías de entrada, que pueden infectar distintos sistemas de órganos o colonizar la piel y las mucosas. Algunos patógenos causan enfermedades agudas y otras crónicas. Algunas infecciones transcurren de forma asintomática, mientras que otras tienen un curso severo e incluso conducen a la muerte. A pesar de la diversidad de agentes infecciosos, todos desarrollaron estrategias para infectar a sus hospedadores, para infectar alguna parte de nuestro cuerpo, evadir las respuestas del sistema inmune y asegurar su transmisión y diseminación.

1. Desarrollo de tests de diagnóstico serológico para Hepatitis E. Estudios epidemiológicos.

La hepatitis E causa 20 millones de infecciones a nivel mundial, siendo la principal causa de hepatitis aguda. Aunque su transcurso generalmente es benigno y asintomático, es capaz de causar hepatitis agudas severas y fulminantes. Además, en embarazadas promueve una alta mortalidad (.20%) y en pacientes inmunocomprometidos o con enfermedades hepáticas, desarrolla cronicidad. Existen escasos datos en Argentina sobre su prevalencia y dado el desconocimiento de su incidencia regional, estos datos serian importantes para establecer las medidas apropiadas para controlar la transmisión zoonótica (HEV 3) y para que el diagnostico se incorpore como rutina dentro de los esquemas de diagnóstico de hepatitis virales.

Frente a esta problemática, y en concordancia con los objetivos del Plan Argentina Innovadora 2020, nos propusimos como objetivos desarrollar herramientas de diagnóstico para hepatitis E utilizando la tecnología recombinante y sistemas de detección de anticuerpos específicos de tipo inmunoblot y ELISA que permitan reemplazar importaciones.

Una vez desarrollados los sistemas, nos proponemos proveer información acerca de la circulación del virus en el NOA, su seroprevalencia y factores de riesgo asociados a la infección.

2. Plataforma para la presentación de proteínas heterólogas en la superficie de bacterias GRAM positivas con múltiples aplicaciones

El peptidoglicano es el principal componente (90%) de la pared celular de bacterias Gram positivas. Este polímero formado por azúcares y aminoácidos es esencial para la morfología y resistencia de las bacterias. Además, constituye un patrón molecular asociado a patógeno (PAMP por sus siglas en inglés) que es reconocido por Receptores de Reconocimiento de Patrones (PRR por sus siglas en inglés) para montar una respuesta contra bacterias Gram positivas.

El motivo lisina (LysM) es ubicuo en todos los reinos. En bacterias, permite que las enzimas que participan en la síntesis y remodelación de la pared celular se unan al peptidoglicano de forma no covalente. Esta propiedad podría explotarse para generar proteínas de fusión etiquetadas con este dominio, que puedan mediante él unirse al péptidoglicano y ser expuestas sobre la superficie de bacterias Gram positivas (Antigen display). Por ello, el objetivo de esta línea de trabajo es establecer una plataforma que permita exponer diversas proteínas sobre la superficie de bacterias Gram positivas y desarrollar posibles aplicaciones biotecnológicas como ser vacunas de mucosa, métodos de purificación de proteínas, inmovilización de enzimas, detección y enriquecimiento de bacterias Gram positivas.

A partir de esta plataforma, estamos trabajando con la exposición de distintas proteínas virales (Virus de la hepatitis E, Herpes Simplex tipo 2 y Varicella Zoster) para generar vacunas de mucosa. Para estos desarrollos, utilizamos lactobacilos inmunomoduladores clasificados como GRAS (Generally regarded as safe) como portadores de los antígenos heterólogos. A partir de los mismos, generamos partículas semejantes a bacterias (IBLP, immunobiotic bacterium-like particles), las cuales carecen de ADN y citoplasma y cuyas proteínas de superficie han sido eliminadas de manera que exponen completamente el peptidoglicano, favoreciendo la unión de proteínas fusionadas a LysM. En trabajos previos demostramos que las IBLP funcionan como adyuvantes cuando son administradas en conjunto con la vacuna de rotavirus (virus atenuados) o con la vacuna de influenza (vacuna de subunidad), aumentando la respuesta inmune-específica.

3. Búsqueda de antimicrobianos para infecciones por bacterias multirresistentes y levaduras patógenas

En el año 2016, expertos de las Naciones Unidas acordaron que el mundo se encuentra bajo una emergencia en salud pública debido a la resistencia bacteriana a antibióticos. Algunas bacterias, evolucionaron de tal manera que son resistentes a cualquier droga conocida. Si esta situación no es revertida a tiempo, los expertos opinan que las pérdidas de vidas humanas y económicas podrían compararse con la era pre-antibiótica. En el noroeste argentino, es una práctica común la compra de antibióticos sin receta en farmacias y el consumo indiscriminado de los mismos. Por lo tanto, no sorprende que en los laboratorios de hospitales públicos regionales se reporte un número creciente de cepas multirresistentes. Por lo tanto, debido a esta situación global de emergencia es necesaria la búsqueda de nuevas alternativas terapéuticas a los antibióticos.

En esta línea de investigación planteamos dos estrategias de búsqueda de nuevos agentes terapéuticos.

La primera está basada en la obtención de mezclas complejas de metabolitos secundarios a partir de productos naturales con efectos sobre bacterias y sobre levaduras del género Candida. La evaluación se realizará en ensayos in vitro e in vivo utilizando el modelo de infección Caenorhabditis elegans. El uso de C. elegans como modelo in vivo permite realizar el screening de sustancias activas, determinas su toxicidad y mecanismos de acción. También permite el estudio de las interacciones patógeno-hospedador y de la patogenia.

La segunda estrategia sería una nueva línea que se está estableciendo en colaboración con el Dr. Young (Texas Centre for Phage Technology) que consiste en la búsqueda y caracterización de bacteriófagos ambientales con capacidad de lisar bacterias patógenas humanas. La idea de usar bacteriófagos para combatir bacterias tiene más de un siglo y nació poco antes del descubrimiento de la penicilina. Pero los antibióticos ganaron el protagonismo en la primera etapa de la carrera contra las infecciones, al ser de amplio espectro y fácil administración (1-3). Sin embargo, en la actualidad y debido al crecimiento de la resistencia a antibióticos (RATB), resurge el interés en los bacteriófagos como posibles soluciones para combatirla. Los bacteriófagos poseen numerosas ventajas al ser bactericidas, no tóxicos, contribuyen por si mismos a alcanzar la concentración efectiva, tienen bajo impacto ambiental, son versátiles en cuanto a las posibilidades de formulaciones farmacológicas (cremas, aceites, pastillas, capsulas, líquidos, óvulos, entre otras) y pueden combinarse con antibióticos y/o con otros bacteriófagos para generar “cocteles” y disminuir dosis y efectos secundarios de los antibióticos.

Determinación de Toxicidad de Compuestos Naturales o Sinteticos, Extractos Organicos o Acuosos Utilizando un Sistema in vivo: Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis elegans es un nematodo ampliamente utilizado como modelo de toxicidad, ya que presenta características definidas tanto anatómicas como fisiológicas que permiten estudiar el efecto de la muestra a analizar sobre múltiples puntos finales como letalidad, crecimiento/desarrollo, fertilidad, reproducción y locomoción. Permite obtener datos del comportamiento de la muestra en estudio sobre un organismo entero eucariota.

Metodología

Los ensayos permiten determinar la toxicidad aguda y/o crónica de la sustancia a analizar sobre la vialidad de C. elegans en estado adulto, evaluando también el efecto sobre procesos básicos como alimentación y locomoción, indicativos del estado general del individuo. El efecto de la muestra sobre el desarrollo de los nematodos se estudia desde su primer estadio larval hasta la adultez, sobre la fertilidad determinando la capacidad de los nematodos de producir huevos en su interior y la capacidad reproductiva se evalúa determinando el tamaño de la progenie.

• RAYA TONETTI, FERNANDA; ARCE, LORENA; SALVA, SUSANA; ALVAREZ, SUSANA; TAKAHASHI, HIDEKI; KITAZAWA, HARUKI; *VIZOSO-PINTO, MARIA GUADALUPE; *VILLENA, JULIO. Immunomodulatory Properties of Bacterium-Like Particles Obtained From Immunobiotic Lactobacilli: Prospects for Their Use as Mucosal Adjuvants. Frontiers in Immunology; Lugar: Lausanne; Año: 2020 vol. 11
• ARCE, L. P.; RAYA TONETTI, M. F.; RAIMONDO, M. P.; MÜLLER, M. F.; SALVA, S.; ÁLVAREZ, S.; BAIKER, A.; VILLENA, J.; VIZOSO PINTO, M. G. Oral Vaccination with Hepatitis E Virus Capsid Protein and Immunobiotic Bacterium-Like Particles Induce Intestinal and Systemic Immunity in Mice. Probiotics and Antimicrobial Proteins; Año: 2019
• ARCE, L. P.; MÜLLER, M. F.; MARTINEZ, A.; BAIKER, A.; MARRAZINO, M.G.; AGOTE, F.; VIZOSO PINTO, M.G. A NOVEL IN-HOUSE ELISA FOR GENOTYPE 3 HEPATITIS E VIRUS REVEALS HIGH SEROPREVALENCE IN BLOOD DONORS IN NORTHERN ARGENTINA. Frontiers in microbiology; Lugar: Lausanne; Año: 2019
• D’ALMEIDA ROMINA ELISA; GARCIA MARCIA E; PEREZ MA. FLORENCIA; FARIAS MARIA EUGENIA; DIB JULIAN. Novel nematode species in living stromatolites in the Andean Puna Invertebrate Zoology; Año: 2019
• GONZALEZ, M.M.; CABRERIZO, F.M.; BAIKER, A.; ERRA-BALSELLS, R.; OSTERMAN, A.; NITSCHKO, H.; VIZOSO PINTO, M. G. beta-CARBOLINE DERIVATIVES AS NOVEL ANTIVIRALS FOR HERPES SIMPLEX VIRUSES INTERNATIONAL JOURNAL OF ANTIMICROBIAL AGENTS; Lugar: Amsterdam; Año: 2018
• MARIANO, RACHELLE; WUCHTY, STEFAN; VIZOSO PINTO, MARIA GUADALUPE; HÄUSER, ROMAN; UETZ, PETER. The interactome of Streptococcus pneumoniae and its bacteriophages show highly specific patterns of interactions among bacteria and their phages. Scientific Reports; Año: 2016
• OSTERMAN, A.; STELLBERGER, T.; GEBHARDT, A.; KURZ, M.; FRIEDEL, C.; UETZ, P.; NITSCHKO, H.; BAIKER, A.; VIZOSO PINTO, M. G. The Hepatitis E virus intraviral interactome. Scientific Reports; Año: 2015

PICT START UP 2017-4652. Desarrollo de un test de diagnóstico serológico para Hepatitis E. Proyecto con becario. Directora: Dra. María Guadalupe Vizoso Pinto. 2017

PIUNT 2017 26/I605. Factores genéticos en enfermedades humanas. Rol: Integrante. Director: Dr. Roque Carrero Valenzuela. 2017

PICT 2016-0853. Plataforma para la presentación heteróloga de proteínas en la superficie de bacterias Gram positivas para su aplicación en vacunas de mucosas. Directora Dra. María Guadalupe Vizoso Pinto. 2016

Subsidio de la Fundación Allende. Partículas inmunomoduladoras para desarrollo de vacuna oral para la hepatitis E. Directora Dra. María Guadalupe Vizoso Pinto. Años de ejecución: 04/2016-03/2017.

Subsidio de la Fundación Florencio Fiorini para la investigación Biomédica. Desarrollo de un test de diagnóstico serológico in situ para Hepatitis E.  Directora Dra. María Guadalupe Vizoso Pinto. Años de ejecución: 07/2015-06/2016.