Estudiantes durante el curso 2019 de capacitación en Biofilms.

Rápidos y furiosos. Los biofilms y la investigación para combatir la resistencia antimicrobiana 

En 2019 iniciamos un nuevo proyecto con el apoyo de la Agencia Uruguaya de Cooperación Internacional para capacitar a varias investigadoras del Departamento de Microbiología en el uso de herramientas matemáticas y computacionales microscópicas titulado Capacitaciones en Biofilm: una respuesta para superar las bacterias multirresistentes.

Este conocimiento novedoso e inexistente en Uruguay, se aplica al estudio dinámico, morfológico y topológico de modelos biofísicos, biológicos y médicos. Además de esta capacitación durante el proecyto se procesarán imágenes obtenidas en un Light Sheet Fluorescence Microscopy (LSFM) que tiene incorporado un sistema de pinzas ópticas para la manipulación de distintas muestras. 

La base para este emprendimiento es un convenio de Cooperación Sur- Sur entre el Instituto Milenio de Neurociencia Biomédica (BNI) de Chile y el IIBCE. El BNI desarrolla una importante labor en transferencia de conocimiento y habilidades mediante soluciones tecnológicas que generan valor hacia instituciones tanto públicas como privadas; innovaciones dirigidas a su vez, al desarrollo de un modelo de sustentabilidad económica.

Dentro de los laboratorios que conforman el BNI, se encuentra el Laboratorio de Análisis de Imágenes Científicas (SCIAN-Lab), pionero regional en el desarrollo de estas herramientas microscópicas. Para nuestro Instituto resulta clave poder capacitar investigadores en laboratorios de punta con equipamiento que aún no está disponible en nuestro paí. Por ende, resulta estratégico establecer un intercambio fluido con este laboratorio. 

Una de las líneas de investigación tradicionales del Departamento de Microbiología, se basa en el estudio de bacterias uropatógenas causantes de infecciones urinarias (ITU) en humanos, en particular de los microorganismos Proteus mirabilis y Escherichia coli. Estos 2 microorganismos se encuentran en la lista de los 12 Patógenos prioritarios publicada el 2017 por la Organización Mundial de la Salud, por ser todos organismos muy resistentes a los antimicrobianos. Algunos de estos además tienen la capacidad de producir Biofilms, colonias bacterianas que forman una película que impide aún más la acción de los antibióticos.  

Por esto, es urgente enfocar las investigaciones sobre la generación de resistencia antibiótica y la búsqueda de alternativas para lidiar con ellas.

Paola Scavone, investigadora del IIBCE y coordinadora del proyecto por parte de Uruguay.

Paola Scavone, investigadora del IIBCE y coordinadora del proyecto por parte de Uruguay.

Biopelícula o biofilm de bacterias Proteus mirabilis obtenidas en el microscopio confocal.

Biopelícula o biofilm de bacterias Proteus mirabilis obtenidas en el microscopio confocal.

Respondiendo a este llamado, en los últimos años el Departamento de Microbiología del IIBCE ha incorporado a sus investigaciones el estudio de los biofilms microbianos, pues se ha comprobado que juegan un rol fundamental en el desarrollo de mecanismos asociados a la resistencia antibiótica. En en ésta área que el IIBCe aportará beneficios al 

La OMS ha planteado un plan de acción mundial en resistencia a antimicrobianos, donde se encuentra la necesidad de mejorar la comprensión del tema a través de la investigación científica. Aquí es donde podemos aportar con investigación de primer nivel sobre a formación de biofilms y la búsqueda de nuevas estrategias para controlarlos.

Modelo de flujo utilizado para la formación de biofilms.

Modelo de flujo utilizado para la formación de biofilms.

Es importante mencionar que los biofilms no sólo son un problema de Salud Pública sino también a nivel ambiental, ya que por sus características biofísicas suelen desarrollarse en múltiples superficies y ambientes considerados hostiles, como por ejemplo en sistemas de membranas para desalinización de agua.

Debido a que estas problemáticas son transversales, existe un interés común entre Uruguay y Chile en la búsqueda de soluciones a mediano y largo plazo. Por ello consideramos relevante capacitar a personal en la generación de habilidades para el cultivo y estudio de Biofilms bacterianos y en su manipulación, visualización y cuantificación a través de técnicas microscópicas avanzadas disponibles a nivel regional solamente en BNI- Chile. 

Este proyecto busca también fortalecer la participación y capacitación de mujeres en las áreas STEM (siglas en inglés para Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemática) ya que la microscopía y el análisis de imágenes ha sido un área principalmente desarrollada por hombres. En nuestro caso, queremos potenciar el desarrollo de esta área por jóvenes científicas en las ramas de la biología, ingeniería, física y microbiología. Además, La temática estudiada por estos dos grupos de investigación (biofilms microbianos-infecciones del tracto urinario) afectan mayoritariamente a mujeres*. 

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*Se estima que el 50% de todas las mujeres experimentarán un episodio de infección urinaria en su vida (Foxman,2003). Entre un 20 al 40% de éstas tendrán un episodio de recurrencia a los 6-12 meses siguientes al primer episodio (Fozman,2000). Los síntomas clínicos de las ITU consisten desde dolor al orinar, aumento de la frecuencia de micción, incontinencia, fiebre, dolor abdominal y lumbar (Gupta,2017). 

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