¿Pueden los fagos ser útiles para el control de las infecciones bacterianas en producción porcina?

¿QUÉ SON LOS BACTERIÓFAGOS Y CÓMO PUEDEN SER ÚTILES EN LA PRODUCCIÓN PORCINA?

Los bacteriófagos, también conocidos como fagos, son virus que infectan y se replican dentro de las bacterias.

Son las formas de vida más abundantes y ubicuas del planeta, esenciales para mantener el equilibrio de las poblaciones bacterianas en todos los ecosistemas (Clokie et al., 2011).

Descubiertos a principios del siglo XX, los fagos se propusieron inicialmente como agentes útiles para tratar infecciones bacterianas, tanto en humanos como en animales, implementándose esta práctica en diferentes regiones del mundo (Chanishvili, 2012; Wittebole et al., 2013).

Sin embargo, el descubrimiento de los antibióticos los desplazó completamente, especialmente en el mundo occidental, debido a su mayor eficacia y amplio espectro de acción.

En contraste, en los países de la antigua Unión Soviética, la investigación sobre fagos continuó, generalizándose su uso en la práctica clínica. De hecho, hoy en día es posible encontrar preparados a base de fagos para el tratamiento de infecciones humanas en farmacias de países como Rusia o Georgia.

El desarrollo de las resistencias a los antimicrobianos ha hecho necesario la búsqueda de alternativas, tanto en medicina humana como en veterinaria y en la industria agroalimentaria.

En este contexto, el sector porcino está realizando un gran esfuerzo para encontrar e implementar alternativas a los antibióticos que permitan controlar de forma eficiente las infecciones bacterianas sin comprometer los rendimientos productivos.

Los bacteriófagos podrían ser una solución innovadora gracias a su alta especificidad, actuando de forma selectiva contra bacterias patógenas sin perturbar la microbiota beneficiosa y reduciendo la necesidad de usar antibióticos.

INDAGANDO EN LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS BACTERIÓFAGOS

Los fagos conforman un grupo muy diverso de virus cuya taxonomía está en constante actualización.

En general, los fagos de mayor interés clínico pertenecen a la clase Caudoviricetes. Aunque tradicionalmente se clasificaban en tres familias principales según su morfología (Myoviridae, Podoviridae y Siphoviridae), esta clasificación ha sido reemplazada por un enfoque más genético que morfológico (Turner et al., 2023).[registrados]

Independientemente del nombre que reciban, todos se caracterizan por tener la forma típica de “nave espacial”, con una cápside icosaédrica, cuello, espículas y una cola que se une específicamente a receptores en la superficie de las bacterias (Figura 1) (Wittebole et al., 2013).

Entender cómo se replican dentro de las bacterias es indispensable para conocer cómo actúan de forma selectiva frente a los patógenos. En general, los fagos tienen dos ciclos de replicación principales (Figura 2) (Roughgarden, 2024):

Algunas de las características principales de los bacteriófagos para su uso en el control de patógenos bacterianos incluyen:

Origen natural: están presentes en cualquier ambiente donde se encuentre la bacteria diana, como suelos, contenido gastrointestinal o tracto respiratorio.

Alta especificidad: tienen un rango de hospedador muy limitado a una única especie bacteriana, serotipo o, incluso, cepa, lo que aumenta su seguridad y permite desarrollar terapias personalizadas para cada granja o pirámide productiva.

Autorreplicación y autolimitación: solo se reproducen si está presente la bacteria diana, multiplicándose rápidamente y disminuyendo drásticamente una vez desaparece su diana.

Bajo coste de producción: tras su aislamiento y caracterización, son relativamente sencillos de producir a escala industrial, puesto que solo necesitan a la bacteria diana como sustrato.

Gran versatilidad: son muy adecuados para infecciones causadas por bacterias multirresistentes o que producen biofilms. Además, pueden administrarse como cócteles con dos o más fagos, aumentando su rango de hospedador y el éxito terapéutico.

¿CUÁLES SON LOS PASOS PARA PREPARAR Y APLICAR UN PRODUCTO A BASE DE FAGOS EN PRODUCCIÓN PORCINA?

La aplicación de un producto a base de fagos en una granja porcina es un proceso complejo que requiere de tres etapas consecutivas (Figura 3):

ETAPA 1
Búsqueda, aislamiento y caracterización de fagos individuales

En esta etapa se identifican los fagos aptos para su uso terapéutico, conocidos como monofagos, que formarán parte de una colección de fagos destinada a combatir la especie bacteriana de interés. Para ello, se siguen los siguientes pasos:

Aislamiento de fagos

Se toman muestras de lugares donde se encuentra la bacteriana diana.

Por ejemplo, en el ámbito respiratorio, se podrían tomar hisopos y lavados traqueobronquiales, saliva o, incluso, pulmones de la necropsia de animales afectados por la bacteria de interés.

Para ello, la muestra se pone en contacto con la bacteria de interés, intentando cubrir la variabilidad epidemiológica de la granja.

Evaluación de su rango de hospedador

El fago aislado se prueba frente a una batería de bacterias de la misma especie, especialmente del histórico de la granja, seleccionando aquellos con mayor rango de actividad.

Caracterización fenotípica

Tras elegir aquellos con un espectro más amplio, se evalúa su estabilidad a diferentes rangos de pH, temperatura, salinidad o compuestos químicos, orientándolos a la forma de administración que garantice su eficacia terapéutica.

Caracterización molecular

Se analiza el genoma completo del fago para asegurar que no contiene genes de resistencia a antibióticos ni factores de virulencia con el fin de evitar la diseminación de genes indeseados entre las poblaciones bacterianas.

ETAPA 2
Desarrollo y evaluación del producto a base de fagos

El producto final puede estar compuesto por un único monofago o por un cóctel de varios fagos.

Al preparar cócteles, se deben realizar estudios in vitro para asegurar que su administración conjunta mantiene (o incluso potencia) el rango de hospedador.

Una vez diseñado el producto final, se producirá a gran escala utilizando biorreactores, seguido de un filtrado para eliminar endotoxinas.

En esta fase se deben valorar procedimientos para su administración como:

Encapsulación
Liofilización
Nebulización

Finalmente, se debe validar su uso en campo, siendo ideal una prueba inicial en granja diana, para poder ajustar la pauta de dosificación y duración del tratamiento.

ETAPA 3
Aplicación rutinaria y actualización del producto final

Una vez estandarizado, el producto se aplicará de forma rutinaria en la granja y se revisará periódicamente para garantizar el mantenimiento de su eficacia.

En caso necesario, se reformulará el producto, incluyendo nuevos monofagos, para abordar posibles desarrollos de resistencias o cambios en la situación epidemiológica de la granja debido a la aparición de nuevas cepas del patógeno.

¿CUÁL ES LA SITUACIÓN ACTUAL RESPECTO A LA FAGOTERAPIA EN PRODUCCIÓN PORCINA?

El aumento de las resistencias a los antibióticos y la búsqueda de alternativas han incrementado significativamente la investigación sobre el uso de bacteriófagos para controlar infecciones bacterianas en la producción animal en los últimos años.

En producción porcina: La mayor parte de los estudios se han centrado en el desarrollo de cócteles para el control de procesos digestivos como la salmonelosis (Thanki et al., 2021), debido a que los fagos activos frente a Salmonella tienen un rango de actividad específico a nivel de serotipo, lo que facilita su aplicación. Existen algunos estudios prometedores en el control de la colibacilosis postdestete (Cha et al., 2012; Desiree et al., 2021), aunque los resultados aún no igualan los obtenidos con otras alternativas a los antibióticos, principalmente debido a la gran variabilidad genética de Escherichia coli.

La AEMPS está colaborando activamente con la Agencia Europea de Medicamentos (EMA) para la implantación de guías que faciliten el desarrollo de productos a base de fagos (EMA, 2023).

Esta cooperación podría acelerar la legislación y los trámites de autorización, permitiendo que en un futuro cercano se disponga de productos a base de fagos para controlar infecciones bacterianas en la producción porcina.

¿Y qué ocurre con los patógenos respiratorios?

Hasta la fecha, el campo de los patógenos respiratorios ha sido poco explorado, con apenas un puñado de estudios destinados a la caracterización de un número muy limitado de fagos con actividad lítica frente a Streptococcus suis o Glaesserella parasuis (Tang et al., 2013; Zehr et al., 2012).

Algo más estudiado está su efecto en Pasteurella multocida, aunque su aplicación se ha limitado a estudios in vitro o pequeños ensayos in vivo con ratones (Chen et al., 2019).

BIBLIOGRAFÍA

Cha, S. Bin, Yoo, A. N., Lee, W. J., Shin, M. K., Jung, M. H., Shin, S. W., Cho, Y. W., & Yoo, H. S. (2012). Effect of bacteriophage in enterotoxigenicEscherichia coli (ETEC) infected pigs. The Journal of Veterinary Medical Science, 74(8), 1037–1039. https://doi.org/10.1292/JVMS.11-0556

Chanishvili, N. (2012). Phage Therapy—History from Twort and d’Herelle Through Soviet Experience to Current Approaches. Advances in Virus Research, 83, 3–40. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-394438-2.00001-3

Chen, Y., Guo, G., Sun, E., Song, J., Yang, L., Zhu, L., Liang, W., Hua, L., Peng, Z., Tang, X., Chen, H., & Wu, B. (2019). Isolation of a T7-Like Lytic Pasteurella Bacteriophage vB_PmuP_PHB01 and Its Potential Use in Therapy against Pasteurella multocida Infections. Viruses, 11(1), 86. https://doi.org/10.3390/V11010086

Clokie, M. R. J., Millard, A. D., Letarov, A. V., & Heaphy, S. (2011). Phages in nature. Bacteriophage, 1(1), 45. https://doi.org/10.4161/BACT.1.1.14942

Desiree, K., Mosimann, S., & Ebner, P. (2021). Efficacy of phage therapy in pigs: systematic review and meta-analysis. Journal of Animal Science, 99(7), 1–11. https://doi.org/10.1093/JAS/SKAB157

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Roughgarden, J. (2024). Lytic/Lysogenic Transition as a Life-History Switch. Virus Evolution, 10(1), 28. https://doi.org/10.1093/ VE/VEAE028

Tang, F., Bossers, A., Harders, F., Lu, C., & Smith, H. (2013). Comparative genomic analysis of twelve Streptococcus suis (pro) phages. Genomics, 101(6), 336–344. https://doi.org/10.1016/J.YGENO.2013.04.005

Thanki, A. M., Hooton, S., Gigante, A. M., Atterbury, R. J., Clokie, M. R. J., Thanki, A. M., Hooton, S., Gigante, A. M., Atterbury, R. J., & Clokie, M. R. J. (2021). Potential Roles for Bacteriophages in Reducing Salmonella from Poultry and Swine. In Salmonella spp. – A Global Challenge. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/INTECHOPEN.96984

Turner, D., Shkoporov, A. N., Lood, C., Millard, A. D., Dutilh, B. E., Alfenas-Zerbini, P., van Zyl, L. J., Aziz, R. K., Oksanen, H. M., Poranen, M. M., Kropinski, A. M., Barylski, J., Brister, J. R., Chanisvili, N., Edwards, R. A., Enault, F., Gillis, A., Knezevic, P.,

Krupovic, M., … Adriaenssens, E. M. (2023). Abolishment of morphology-based taxa and change to binomial species names: 2022 taxonomy update of the ICTV bacterial viruses subcommittee. Archives of Virology, 168(2), 74. https://doi.org/10.1007/S00705-022-05694-2

Wittebole, X., De Roock, S., & Opal, S. M. (2013). A historical overview of bacteriophage therapy as an alternative to antibiotics for the treatment of bacterial pathogens. Virulence, 5(1), 226–235. https://doi.org/10.4161/VIRU.25991

Zehr, E. S., Tabatabai, L. B., & Bayles, D. O. (2012). Genomic and proteomic characterization of SuMu, a Mu-like bacteriophage infecting Haemophilus parasuis. BMC Genomics, 13(1), 331. https://doi.org/10.1186/1471-2164-13-331

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