Un análisis genético en profundidad de unas cepas estrechamente relacionadas de Streptococcus pneumoniae, la bacteria que provoca la neumonía, ha revelado cómo el microbio ha conseguido escapar de todos los intentos de derrotarlo. Los resultados muestran que el microbio puede intercambiar fácilmente fragmentos de ADN con otras cepas, lo que le permite evolucionar rápidamente las defensas contra los antibióticos y las vacunas. Los investigadores afirman que los resultados ayudarán a diseñar medidas preventivas y tratamientos más eficaces.

"Esto demuestra cuán asombrosamente rápido esta bacteria puede reinventarse a sí misma", destaca William Hanage, profesor asociado de epidemiología de la Universidad de Harvard y uno de los autores del estudio. "Creo que los resultados deberían renovar nuestro reconocimiento de exactamente cuán innovadores tenemos que ser en la búsqueda de nuevas formas de combatir la enfermedad causada por este organismo, que es bien capaz de anular toda intervención directa contra él."

A pesar de la existencia de antibióticos y de una vacuna, la Organización Mundial de la Salud estima que las bacterias que causan la neumonía, conocidas como neumococos, son responsables de cerca de cuatro millones de muertes al año, sobre todo entre los niños de los países pobres.

Los investigadores secuenciaron 240 cepas—recogidas entre 1984 y 2008 y procedentes de 22 países de todo el mundo—de una forma del microbio resistente a los medicamentos. La variante original, de la cual los demás descienden, se cree que surgió hace unos 40 años en respuesta a la introducción de los antibióticos. Aunque los investigadores ya habían comparado anteriormente algunos genes en estos microbios, este estudio fue el primero en analizar su genoma completo, permitiendo a los investigadores volver a crear su árbol evolutivo. Los resultados se han publicado este mismo día en la revista Science.

"A mi parecer, éste es un documento histórico", afirma Alexander Tomasz, profesor de microbiología de la Universidad Rockefeller. Tomasz contribuyó algunos de los ADN utilizados en el estudio. "El estudio utiliza las técnicas moleculares más sofisticadas en [cepas] recogidas en varios emplazamientos a lo largo del tiempo para seguir la evolución de uno de los patógenos humanos más importantes."

Los microbios pueden evolucionar de dos maneras: a través de cambios de una sola letra de la región del gen codificante del ADN, o mediante el intercambio de grandes trozos de ADN. El último mecanismo se produce con menos frecuencia, pero es capaz de producir cambios mucho más grandes en el organismo, incluyendo la capacidad de evadir una vacuna.

La nueva investigación pone de relieve hasta qué punto es común este intercambio en las bacterias de tipo neumococo. "Podemos ver múltiples ocasiones en que el clon ha adquirido diferentes elementos de resistencia, por ejemplo, a los antibióticos macrólidos, en diferentes momentos y en diferentes partes del mundo", señala Stephen Bentley, científico del Wellcome Trust Sanger Institute, y el autor responsable del estudio.

Los investigadores encontraron, por ejemplo, dos variantes que se habían intercambiado las partes de su genoma que las hacía vulnerables a la vacuna. "Ese tipo de evolución convergente en paralelo nos indica algo acerca de la facilidad con que estas cosas pueden captar la oportunidad de escapar", afirma Hanage. "Hace años que sabemos que esto sucede. De lo que no nos habíamos dado cuenta es de cuántas veces se produce en un linaje individual." La versión más reciente de la vacuna ya ha sido actualizada para incluir los anticuerpos contra estas cepas.

Bentley señala que la procedencia de los nuevos trozos de ADN no está clara, a pesar de que probablemente se originó en otros tipos de bacterias pneumoniae que habitan en el mismo nicho, es decir, en la nariz.

La investigación también esclarece cómo esta población de microbios ha evolucionado en respuesta a la introducción, en los Estados Unidos en el año 2000, de una vacuna contra siete de los subtipos más comunes que causan la enfermedad. Los científicos ya sabían que estos subtipos fueron virtualmente erradicados una vez que la vacuna se hizo común, y que habían surgido otros para tomar su lugar. Sin embargo, no estaba claro si las nuevas variantes estaban presentes antes del año 2000 y habían aumentado de población para llenar el hueco dejado por las que habían sido erradicadas, o si habían evolucionado en respuesta a la vacuna, explica Hervé Tettelin, profesor asociado de microbiología e inmunología de la Escuela de Medicina de la Universidad de Maryland. Actualmente, los científicos saben que lo más probable es que las variantes ya existieran antes del año 2000.

"Si entendemos cómo las cosas están evolucionando, mejor puede decidir sobre las futuras vacunas y los regímenes de tratamiento antibiótico para que no empeorar las cosas o desplazar el problema," dice Tettelin.

La versión más reciente de la vacuna ataca a 13 de los subtipos más comunes. Sin embargo, dado que hay más de 90 variedades de esta cepa de microbio, los investigadores predicen que la población microbiana responderá de la misma manera en que ha respondido a la vacuna anterior.

Otra opción es desarrollar una vacuna que actúe sobre una proteína compartida por todas las cepas y que sea vital para la supervivencia de los microbios. Los estudios de secuenciación de este tipo podrían ayudar a los científicos a identificar una proteína candidata. "Si secuenciamos cientos o miles de genomas, podremos comenzar a definir su verdadero núcleo", señala Tettelin. "Entonces podremos tomar una decisión acerca de qué proteínas usar en una vacuna."

La cepa que se está estudiando en este proyecto es sólo una de las muchas variedades de neumococos que causan enfermedades. Actualmente, Bentley, Tettelin, y otros están analizando otras cepas utilizando un enfoque similar. Los investigadores también están usando la secuenciación para estudiar más de cerca la evolución de las bacterias. Bentley tiene planeado analizar unas muestras recogidas hace más de 15 años de un campo de refugiados en Tailandia. Eso debería dar una resolución de imagen muy superior a la producida por el proyecto actual. Esa imagen mejorada, a su vez, ayudaría a rastrear cómo estas bacterias se transmiten de una persona a otra.