Miscelaneas

Buenos Aires 01 de Junio del 2022

When a Virus Infects Bacteria / Cuando un Virus Infecta una Bacteria

 

When a Virus Infects Bacteria

 

                           Rachel Whitaker (professor of microbiology - leader of the Infection Genomics at the Carl                                                                          R.Woese Institute for Genomic Biology at the University of Illinois)

                                                                     American Society for Microbiology – October 2018

                                                                                 Resumido por: Nicholas Breehl

 

Pseudomonas aeruginosa is a widespread opportunistic pathogen and a major cause of morbidity and mortality in cystic fibrosis patients. Microbe-virus interactions play a critical role in shaping microbial populations, as viral infections can kill microbial populations or contribute to gene flow among microbes. Investigating how P. aeruginosa uses its CRISPR immune system to evade viral infection aids our understanding of how this organism spreads and evolves alongside its viruses in humans and the environment.
We identify patterns of CRISPR targeting and immunity that indicate P. aeruginosa and its viruses evolve in both a broad global population and in isolated human “islands.”.
P. aeruginosa can also be infected by viruses, which can affect the clinical outcomes of cystic fibrosis patients. Just like humans get infected by bacteria, the bacteria get infected by viruses, Tthe idea: to use P. aeruginosa as a kind of "model system" for understanding how bacteria's interactions with viruses may affect human health.
Scientists believe P. aeruginosa likely comes from the environment. Most serious infections of the bacterium happen in hospitals.

There are lots of efforts to prevent children from getting that infection, but that initial infection almost always happens. The strain that you get is the strain that you pretty much have for the rest of your life. The specific strain that a patient is infected with affects their treatment. Some strains are resistant to antibiotics, while others contain genes that make the infection worse. One of the big differences between those strains is whether they, the bacteria, are infected by viruses..
Bacteria's immune systems, called the CRISPR/Cas system, prevent them from being infected by viruses. The researchers analyzed this immune system within P. aeruginosa in a group of cystic fibrosis patients at a clinic in Copenhagen, Denmark and they found that the bacterial immune profiles were diverse.The bacterial population  looks like the global diversity, within a person it's not diverse, but within this community, iit is.
From there, they wanted to see if they could determine which viruses had a chance of infecting that population of bacteria. They compared the bacterial population to known viruses of P. aeruginosa, and found that some viruses were highly targeted by the bacteria's immune system, while others were not. That's kind of a surprise, because you would think that maybe there'd be one virus or something that would be the focus of immunity, but really there's a diverse immune profile to a diversity of viruses.
This knowledge could be used to target -- or at least be cautious of -- certain viruses that could invade bacterial populations in specific hospitals.

It kind of gets to community medicine ideas. Can we predict how this epidemic is going to spread in this bacterial population? For now, the research is a predictive stage until scientists figure out where these viruses come from. Until we know that, it would be hard to design a strategy to stop transmission. There are some other pieces of the puzzle that we need before we can really design strategies to prevent this transmission. This is the first step.

Scientists don't want to protect P. aeruginosa from potential viruses. Viruses are helping cystic fibrosis patients by killing off deadly bacteria.
Cystic fibrosis patients will often use phage therapy, which uses viruses to kill bacteria, to target P. aeruginosa, which has some strains that are resistant to antibiotics. Knowing the immune profiles of the bacteria's population may help improve this kind of therapy.

The next step is to try to figure out where the viruses are coming from and how they spread, and whether we might be able to use them in phage therapy,.

This research lays a foundation for other researchers who study bacterial infections, whether they're looking to stop antibiotic resistance or prevent epidemics. It's using the basic evolutionary principles of immunity to understand infectious disease..
We don't really want to prevent epidemics, we want to promote epidemics of the viruses that kill the bacteria. This is a step in that direction.

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Pseudomonas aeruginosa es un patógeno oportunista generalizado y una de las principales causas de morbilidad y mortalidad en pacientes con fibrosis quística.
Las interacciones microbio-virus desempeñan un papel fundamental en la configuración de las poblaciones microbianas, ya que las infecciones virales pueden matar a las poblaciones microbianas o contribuir al flujo de genes entre los microbios. Investigar cómo P. aeruginosa usa su sistema inmunológico CRISPR para evadir la infección viral ayuda a comprender cómo este organismo se propaga y evoluciona junto con sus virus en los humanos y el medio ambiente.
Los patrones de orientación e inmunidad de CRISPR indican que P. aeruginosa y sus virus evolucionan tanto en una población mundial amplia como en "islas" humanas aisladas.
La P. aeruginosa también puede estar infectada por virus, lo que puede afectar los resultados clínicos de los pacientes con fibrosis quística. Al igual que los humanos se infectan con bacterias, las bacterias se infectan con virus. La idea: usar P. aeruginosa como una especie de "sistema modelo" para comprender cómo las interacciones de las bacterias con los virus pueden afectar la salud humana.
Científicos creen que la P. aeruginosa probablemente proviene del medio ambiente. La mayoría de las infecciones graves de la bacteria ocurren en los hospitales.

Hay muchos esfuerzos para evitar que los niños contraigan esa infección, pero esa infección inicial casi siempre ocurre. La cepa específica con la que un paciente está infectado afecta su tratamiento. Algunas cepas son resistentes a los antibióticos, mientras que otras contienen genes que empeoran la infección. Una de las grandes incognitas es si entre esas cepas, las bacterias, están infectadas por virus.

El sistema inmunológico de las bacterias, llamado sistema CRISPR/Cas, evita que se infecten con virus. Analizando este sistema inmunitario dentro de P. aeruginosa en un grupo de pacientes con fibrosis quística en una clínica en Copenhague, Dinamarca,  encontraron que los perfiles inmunitarios bacterianos eran diversos. La población bacteriana presenta diversidad global, en una persona no es diversa, pero dentro de esta comunidad, lo es.
A partir de ahí, se buscó determinar qué virus tenían la posibilidad de infectar a esa población de bacterias. Compararon la población bacteriana con los virus conocidos de P. aeruginosa y encontraron que algunos virus eran altamente atacados por el sistema inmunológico de las bacterias, mientras que otros no. Eso es una especie de sorpresa, porque uno pensaría que tal vez habría un virus o algo que sería el foco de la inmunidad, pero en realidad hay un perfil inmunológico diverso para una diversidad de virus. Este conocimiento podría usarse para atacar con ciertos virus que podrían invadir poblaciones bacterianas en hospitales.

Hay ideas de medicina comunitaria. Podemos predecir cómo se propagará esta epidemia en esta población bacteriana? Por ahora, la investigación se encuentra en una etapa predictiva hasta que los científicos descubran de dónde provienen estos virus. Hasta que sepamos eso, sería difícil diseñar una estrategia para detener la transmisión. Hay algunas otras piezas del rompecabezas que necesitamos antes de que podamos diseñar estrategias para prevenir esta transmisión. Este es el primer paso. Los científicos no quieren proteger a la P. aeruginosa de posibles virus. Los virus ayudarian a los pacientes con fibrosis quística al eliminar bacterias mortales.

Los pacientes con fibrosis quística a menudo usan la terapia con fagos, virus para matar bacterias como P. aeruginosa, que tiene algunas cepas resistentes a los antibióticos. Conocer los perfiles inmunológicos de la población de bacterias puede ayudar a mejorar este tipo de terapia. El siguiente paso es tratar de averiguar de dónde provienen los virus, cómo se propagan y si podrían usarse en la terapia con fagos.
Esta investigación sienta bases para otros investigadores que estudian infecciones bacterianas, ya sea que busquen detener la resistencia a los antibióticos o prevenir epidemias.Utilizando los principios evolutivos básicos de la inmunidad para comprender las enfermedades infecciosas.
Realmente no queremos prevenir epidemias, queremos promover epidemias de los virus que matan a las bacterias. Este es un paso en ese sentido directo