Transforman una bacteria en agente de contraste doble y fluorescente para Resonancia Magnética
En una investigación liderada por el grupo de Magnetismo y Materiales Magnéticos de la UPV/EHU, se ha logrado reconfigurar las características de una bacteria reconocida por sus propiedades magnéticas, convirtiéndola en un agente de diagnóstico clínico de gran potencial. Mediante la incorporación de elementos metálicos como el terbio o gadolinio en el medio de cultivo de la bacteria, esta incorpora estas sustancias y se transforma en una fuente de fluorescencia y un agente de contraste dual, resultando especialmente valiosa para aplicaciones de resonancia magnética.
El equipo de Magnetismo y Materiales Magnéticos de la UPV/EHU ha dedicado más de una década al estudio de bacterias magnetotácticas, un grupo de microorganismos acuáticos capaces de sintetizar cristales de magnetita en su entorno natural. Estos cristales funcionan como brújulas, permitiendo que las bacterias se orienten y naveguen siguiendo las líneas del campo magnético terrestre. Lucía Gandarias Albaina, investigadora de este grupo y autora principal del estudio, explica que las características intrínsecas de estas bacterias las hacen sumamente interesantes para aplicaciones clínicas. Además de su habilidad para ser guiadas por campos magnéticos hacia áreas específicas, diversas investigaciones han revelado su potencial en áreas como la hipertermia magnética (una terapia contra el cáncer), el transporte de fármacos y la mejora de contrastes en imágenes por resonancia magnética.
Sin embargo, estas bacterias presentan un desafío: “Modificarlas no es sencillo; aunque poseen características atractivas de manera innata, introducir nuevas funcionalidades es complejo”, señala Gandarias. Una de las estrategias empleadas consiste en enriquecer el medio de cultivo con ciertas sustancias y observar su efecto en las bacterias.
En colaboración con un equipo de investigación de la Universidad de Cantabria especializado en tierras raras (también llamados lantánidos), y con la participación de investigadores de instituciones como CIC biomaGUNE, Helmholtz-Zentrum Berlin (Alemania) y BIAM-CEA (Francia), se propuso investigar los efectos de agregar terbio (Tb) y gadolinio (Gd) al medio de cultivo de la bacteria Magnetospirillum gryphiswaldense. El objetivo era comprender cómo estos elementos alterarían el potencial biomédico de la bacteria.
La internalización de terbio y gadolinio por parte de las bacterias resultó en nuevas funcionalidades. Gandarias describe: “Observamos que el terbio hace que las bacterias sean fluorescentes, lo que las convierte en biomarcadores rastreables. Por otro lado, al incorporar gadolinio, las bacterias se convierten en agentes de contraste dual para resonancias magnéticas, una dirección de investigación muy prometedora”.
La resonancia magnética exige la administración de agentes de contraste para mejorar la diferenciación entre tejidos normales y dañados, facilitando el diagnóstico. En la actualidad, se utilizan agentes de contraste positivos, basados en compuestos de gadolinio, y negativos, como nanopartículas de óxido de hierro. Gandarias explica que las bacterias, al ya contar con partículas de hierro en sus estructuras magnéticas y al poder incorporar gadolinio del medio de cultivo, pueden servir como agentes de contraste dual. Esta nueva funcionalidad no reemplaza las capacidades anteriores de las bacterias.
Basándose en estos resultados, la investigadora vislumbra un futuro prometedor para el uso de bacterias en la práctica clínica: “Aunque estamos en las primeras etapas, se está explorando el uso de bacterias en tratamientos contra el cáncer; hay muchos estudios en diversas fases. En nuestras pruebas in vitro, hemos confirmado que las bacterias no son tóxicas para las células, lo que nos permitirá seguir avanzando en esta línea”.
Este estudio es resultado de una colaboración entre el grupo de Magnetismo y Materiales Magnéticos de la UPV/EHU, dirigido por Mª Luisa Fernández-Gubieda, y miembros del departamento CITIMAC de la Universidad de Cantabria. También ha contado con la participación de CIC biomaGUNE (San Sebastián), Helmholtz-Zentrum Berlin (Alemania) y BIAM-CEA (Francia). Lucía Gandarias actualmente realiza una estancia posdoctoral de dos años en el instituto Biosciences and Biotechnology Institute of Aix-Marseille (BIAM), CEA Cadarache (Francia), gracias a una beca del Gobierno Vasco.
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