DIVULGACIÓN CIENTÍFICA UG: Bacteria

DIVULGACIÓN CIENTÍFICA DE CIENCIAS DE LA SALUD DE LA UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO

Tras las huellas de la bacteria

Loera López Atziri Vianey.^{^[1]}^,López Díaz José Eduardo.¹, López Silva Carlos Alberto.¹, Dra. Liliana Salgado2

^{^[1]} Estudiantes de la licenciatura en médico cirujano, en el departamento de medicina y nutrición, de la división de ciencias de la salud de la Universidad de Guanajuato.

2. Infectóloga del Hospital de Alta Especialidad del Bajio.

Resumen.

En medicina, la identificación precisa de las bacterias involucradas en las enfermedades infecciosas es primordial para el diagnóstico y tratamiento oportuno. Actualmente se cuenta con distintos métodos para su identificación, cuando esto no es posible a través de medios convencionales, debemos recurrir a estudios más especializados como lo es el uso del 16S rRNA. El análisis del 16S rRNA es una ampliación de una parte específica del material genético de la bacteria que contiene secuencias características que se denominan oligonucleótidos firma que son secciones pequeñas y específicas de cada bacteria, que les confieren rasgos únicos, lo que hace posible su análisis e identificación por medio de la reacción en cadena de polimerasa (PCR). La identificación basada en la secuenciación del 16S rRNA en los laboratorios clínicos se centra principalmente en bacterias cuya identificación por métodos fenotípicos resulta imposible, difícil o requiere mucho tiempo.
Palabras clave: 16S rRNA, identificación, bacteria, PCR, oligonucleótidos firma.

Abstract

In medicine, the precise identification of the bacteria involved in infectious diseases is paramount for the diagnosis and timely treatment. Currently there are different methods for identification, when this is not possible through conventional means, we must resort to more specialized studies such as the use of 16S rRNA. The analysis of the 16S rRNA is an extension of a specific part of the genetic material of the bacteria that contains characteristic sequences that are called signature oligonucleotides that are small and specific sections of each bacterium, which give them unique traits, which makes their analysis possible and their identification through the polymerase chain reaction (PCR). The identification based on the sequencing of 16S rRNA in clinical laboratories is mainly focused on bacteria whose identification by phenotypic methods is impossible, difficult or time-consuming.
Keywords: 16S rRNA, identification, bacteria, PCR, oligonucleotides signature

Resumo

Na medicina, a identificação precisa das bactérias envolvidas em doenças infecciosas é primordial para o diagnóstico e o tratamento oportuno. Atualmente existem diferentes métodos de identificação, quando isso não é possível através de meios convencionais, devemos recorrer a estudos mais especializados, como o uso de 16S rRNA. A análise do 16S rRNA é uma extensão de uma parte específica do material genético da bactéria que contém seqüências características que são chamadas de oligonucleotídeos de assinatura que são seções pequenas e específicas de cada bactéria, que lhes conferem características únicas, o que torna sua análise possível. identificação por meio da reação em cadeia da polimerase (PCR). A identificação baseada no sequenciamento do 16S rRNA em laboratórios clínicos é focada principalmente em bactérias cuja identificação por métodos fenotípicos é impossível, difícil ou demorada.
Palavras-chave: 16S rRNA, identificação, bactérias, PCR, assinatura de oligonucleotídeos.

Introducción.

En medicina, la identificación inmediata y precisa de las bacterias causantes de infecciones graves, es un requisito esencial para el diagnóstico y tratamiento adecuado de los enfermos. En la actualidad, la mayor parte de las bacterias de interés clínico se identifican mediante métodos de caracterización individual con técnicas convencionales como: cultivos de bacterias, que permiten la visualización de los gérmenes y con ellos, su caracterización; antibiogramas, métodos que sirven para identificar el medicamento con el que puede eliminarse la infección.

Estos métodos pueden resultar lentos e imprecisos, debido a que algunas bacterias suelen tener un fenotipo (forma) parecido a otras, además de que pueden ocasionar malestares similares y confundir al médico sobre la verdadera causa de la infección lo que resulta en un tratamiento retardado o ineficaz. En razón de este hecho se han desarrollado métodos de diagnóstico más específicos, como la identificación genética basada en el análisis del 16S rRNA que es una ampliación de una parte específica del material genético de la bacteria; un método ya conocido desde la época de los 80´s aunque poco utilizado en nuestro país pero que puede representar una ventaja tanto en tiempo como en precisión para la identificación de bacterias.

A continuación, hablaremos acerca del concepto del 16S rRNA, su utilidad clínica, disponibilidad, ventajas y desventajas.

16S rRNA.

En el ADN de todas las bacterias existe el RNA ribosomal (rRNA) que es el encargado de la producción de proteínas, dentro de este existe la subunidad 16 del rRNA (16S rRNA) que contiene secuencias características que se denominan oligonucleótidos firma que son secciones pequeñas y específicas de cada bacteria, que les confieren rasgos únicos, lo que hace posible su análisis e identificación por medio de la reacción en cadena de polimerasa (PCR).

La PCR es un proceso simple, exacto y altamente reproducible que proporciona la ventaja de empezar con una pequeña cantidad de ADN y ser capaz de amplificarla para realizar estudios. En una reacción de PCR, se inicia con la preparación de la muestra de ADN que es extraída de varias fuentes biológicas, a continuación es amplificada en una máquina llamada termociclador y ordenada en un gel especial para su posterior análisis. (Apéndice 1). La amplificación del 16S rRNA es la más utilizada para la clasificación de bacterias que tienen características comunes, que es el objeto de estudio de este trabajo.

Apéndice 1. Etapas a seguir en el proceso de identificación bacteriana mediante

secuenciación del ADNr 16S.

Utilidad
1. El uso de secuencias del gen 16S rRNA para estudiar la clasificación bacteriana ha sido con mucho, el marcador genético más común usado por varias razones. Se trata de una molécula muy antigua, presente en todas las bacterias actuales. Sus variaciones aportan información acerca de todas las bacterias para diferenciarlas. Dado que resulta relativamente fácil secuenciar los 16S rRNA existen bases de datos amplias (Ejemplo: GenBank), en continuo crecimiento.La identificación basada en la secuenciación del 16S rRNA en los laboratorios clínicos se centra principalmente en bacterias cuya identificación por métodos fenotípicos resulta imposible, difícil o requiere mucho tiempo, incluyendo los siguientes casos:

2. Disponibilidad:

A principios de la década de 1990, la disponibilidad de secuenciadores de ADN en términos de costo, metodologías y tecnología mejoró drásticamente, de modo que ahora pueden permitirse con más facilidad la realización de este estudio. Sin embargo, en México, este tipo de estudios aún es muy complicado de realizar, pues se necesita de un laboratorio especializado de clase 3, que solo el Instituto de Diagnóstico y Referencia Epidemiológicos y algunas academias de investigación tienen (UNAM e IPN). Por lo cual su costo se eleva y la disponibilidad es baja.

3. GenBank:

Gracias a esta técnica se le puede dar un código a las bacterias estudiadas y secuenciadas para clasificarlas, con lo cual se pueden crear flujogramas para saber qué acciones tomar una vez identificada la bacteria, lo que resultaría en una reducción significativa de tiempo en indicar un tratamiento adecuado. Este código está guardado en el GenBank (Un banco con los datos específicos de todas las bacterias conocidas).

GenBank es la base de datos de secuencias genéticas de los Institutos Nacionales de la Salud (NIH) de USA; una colección de todas las secuencias de ADN y que están disponibles al público. Es creado y distribuido por el Centro Nacional de Información Biotecnológica(NCBI).

Conclusión

La identificación precisa de los microorganismos involucrados en las enfermedades infecciosas es primordial para la microbiología clínica, ya que puede conducir a tratamientos específicos y efectivos y ayudar a prevenir la resistencia a antibióticos.

La secuenciación del 16S rRNA constituye un método rápido y eficaz de identificación bacteriana, del cual puede beneficiarse la microbiología clínica, sobre todo al momento de encontrarnos con infecciones que no responden a tratamientos empíricos y de las cuales el agente causal no pudo ser identificado por los métodos convencionales.

La secuenciación del gen 16S rRNA tradicionalmente jugó un papel limitado en la identificación de microorganismos. Sin embargo, la disponibilidad de mejores técnicas y más fáciles de secuenciación de ADN, bases de datos aumentadas, hace de esta tecnología una alternativa competitiva a técnicas de identificación microbiana de rutina.

Así, un reto a futuro para la microbiología clínica es tener disponible la secuenciación del gen 16S rRNA para los laboratorios de microbiología clínica, incluso para aquellos laboratorios más pequeños y poder realizar este estudio de rutina.

Lecturas recomendadas

Bibliografía.

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