Crean nuevo chip capaz de detectar Biofilms

Una  investigación  ha demostrado que la tecnología de circuitos integrados puede ser utilizada para el estudio de moléculas de señalización que las bacterias utilizan para formar biofilms.

Los investigadores han desarrollado un chip basado en la tecnología de un semiconductor metal-óxido (CMOS), que les permite crear imágenes electroquímicas de las moléculas de señalización bacteriana,  en forma  espacial y temporal. Para tal efecto han desarrollado un chips que permite "escuchar" como las bacterias se comunican por señales químicas.

"Esta es una nueva y emocionante aplicación para la tecnología CMOS que proporcionará nuevos conocimientos sobre cómo se forman los biofilms. Alterar la producción de biofilms bacterianos tiene una gran implicancia para la salud pública, ya que permitiría reducir las tasas de infecciones", dijo Ken Shepard, profesor de ingeniería eléctrica y biomédica de la Universidad de Columbia.

Las células bacterianas median sus actividades fisiológicas utilizando moléculas que secretan. El equipo analizó específicamente las fenazinas, que son metabolitos secretados que controlan la expresión de genes. El estudio determinó que las colonias bacterianas producen un gradiente de fenazina, que probablemente sea de importancia fisiológica y contribuya a la morfogénesis de la colonia.

Mediante este chip se podrían analizar  las comunicaciones entre bacterias, que tienen lugar en los biofilms. Los investigadores  también se han propuesto utilizar esta tecnología  para interferir con las moléculas señalizadoras y de esta forma interrumpir la producción de  biofilm.

El siguiente paso del equipo va a ser el desarrollo de un chip más grande que permitirá imágenes de las colonias con una mayor resolución espacial y temporal.

Fuente: Sciencedaily.com

Quorum Quenching: Interrupting the Communication

Recent scientific evidence demonstrates the role played by certain compounds, which modify the signaling molecules that bacteria use to communicate.

In a polymicrobial community, while some bacteria are communicating with neighboring cells through signaling molecules (quorum sensing), others are interrupting the communication  (quorum quenching), thus creating a constant arms raced between intercellular communication.

Cell to cell communication through chemical signals allows bacteria to measure the population around them, develop virulence factors and increase their pathogenicity. This is an adaptive mechanism among other things, is responsible for the formation of biofilms and bacterial toxins.

Gram-negative bacterias used as a signaling molecule of Quorum Sensing (QS) to the N-acylhomoserine lactone (AHL), instead use the Gram-positive oligopeptides.

The Quorum Quenching (QQ) is the mechanism by which certain organisms interfere with communication between bacteria by modifying molecules that they use as a signal.

In the last decade have discovered enzymes that can inactivate signaling molecules (AHL) and interfere with the communication mechanism. Some of these enzymes are known as lactonases , acylases and oxidoreductases, that by modifying the AHL, generate a "confusion of the signaling", producing a non-destructive modification of signaling molecules.

Many publications have suggested that these enzymes also play an important role in the interference of AHL metabolism, detoxification, regulation of physiological functions and symbiotic interaction with the host.

While QQ has been explored as a therapy for good control of those infections, in which antibiotics are ineffective, the evidence shows that also begins to appear resistance QQ compounds tested.

The QS research has led to the discovery of tools for the design of new anti-infective therapies, which promise future biotechnology and pharmaceutical applications, although scientists recommend being careful with the QS system of bacteria, not to open another Pandora's box.

Source:http://www.mdpi.com

Interferencia en la Comunicación entre Bacterias.

Evidencias científicas recientes demuestran el rol que juegan ciertos compuestos,  que modifican las moléculas de señalización  que utilizan  las  bacterias para comunicarse entre sí.  


En una comunidad polimicrobiana, mientras algunas bacterias se están comunicando con bacterias vecinas, a través de moléculas señalizadoras (Quorum Sensing),  otras están interrumpiendo las señales (Quórum Quenching), creando así una competencia  constante entre la comunicación intercelular.


La comunicación célula a célula, mediante señales químicas permite a las bacterias medir  la población que las rodea, elaborar factores de virulencia y aumentar su patogenicidad. Este es un mecanismo adaptativo que  entre otros efectos, es el  responsable de la formación de biofilms y toxinas bacterianas.


Las bacterias gramnegativas utilizan como molécula señalizadora de Quorum Sensing (QS) a la N-acylhomoserin lactona (AHL), en cambio las grampositivas usan oligopéptidos.


El Quorum Quenching (QQ) es el mecanismo por el cual ciertos organismos interfieren en la comunicación entre bacterias, modificando las moléculas que éstas utilizan como señal.  

En la última década, se han descubierto algunas enzimas  que pueden  inactivar las moléculas de señalización (AHL) e interferir en el mecanismo de comunicación. Algunas de estas enzimas de QQ se conocen como  lactonasas, acylasas y oxidoreductasas, entre otras,  que al modificar la AHL,  generan una "confusión de la señalización", produciendo  una modificación  no-destructiva de las  moléculas  señalizadoras. 


Muchas publicaciones han señalado que estas enzimas también  juegan un rol importante en la interferencia del metabolismo de las AHL, en la desintoxicación, regulación de funciones fisiológicas e interacción simbiótica con el huésped. 
  
Si bien el QQ  ha sido explorado como una buena  terapia   para el control de aquellas infecciones, en que los antibióticos resultan ser inefectivos, las evidencias demuestran que también comienza a aparecer   resistencia contra los compuestos de QQ probados.


Las investigaciones sobre QS han llevado al descubrimiento de herramientas para el diseño de  nuevas terapias antiinfecciosas, que  prometen futuras aplicaciones biotecnológicas y farmacéuticas, aunque los científicos recomiendan ser cuidadosos con el sistema de QS de las bacterias, para no abrir otra caja de Pandora. 

Fuente: http://www.mdpi.com/1424-8220/12/4/4661 

Furanones: Quorum-Sensing Inhibitors

Researches has shown the ability of furanones for inhibiting biofilm formation by blocking the signaling system between bacteria or "Quorum- Sensing".

These complex communities called biofilms, contribute to the strength and persistence of many pathogenic bacteria in food processing facilities, contributing to foodborne Illness.

The control and eradication of biofilms require different strategies, including periodic processes of cleaning and sanitizing with chemicals of high efficiency.

To form biofilms, bacteria communicate cell to cell  through signaling molecules, a mechanism known as "Quorum - Sensing" (QS). This chemical signal  allow them to live together and protected by a sticky matrix and adherent, evading the action of sanitizers and other chemicals solutions.

Scientists are working on the development of new disinfectants, whose mechanism of action is blocking the QS. This  interference of communication, prevents bacteria are added and thus could prevent the development of biofilm.

For this purpose, has been testing the action of substances called furanones, whose molecule were originally isolated from a type of algae called Delisea pulchra. Using synthetic variants of this substance,  have  ability to block the communication between bacteria and to inhibit complex formation of Salmonella enterica biofilm.

Currently also being tested sanitizers with addition of furanones to enhance antibiofilm activity, due to their antagonistic properties.

Research on initial biofilm formation of Streptocuccus mutans, principal  responsible for the formation of dental plaque and tooth decay, have ratified the inhibitory effect of synthetic furanones.

The discovery of these new molecules which prevent plaque formation by interfering with the QS, opens a new field of food science research and dental care, which could lead to common solutions, "the future of the toothpaste and disinfectant ideal for combating biofilm. "

Editor Review (Sources):

http://202.195.182.9/jweb_kqswyx/EN/abstract/abstract2.shtml
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22578766
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2672.2009.04495.x/full
Link Quorum Quenching

Quorum Quenching: una nueva alternativa a los antibióticos

El Grupo de investigación de Biotecnología y Acuicultura de la Universidad Santiago de Compostela,   España (USC), acaba de recibir apoyo  para llevar a cabo un estudio orientado a   validar  una nueva estrategia para la sustitución de antibióticos en el campo de la acuicultura. 

El proyecto abocado al estudio del “Quorum Quenching”, pretende validar, mediante la realización de pruebas de campo en acuicultura, un mecanismo alternativo a los antibióticos para al tratamiento de infecciones,  a través de la degradación de las señales de comunicación de las bacterias, denominadas "quorum sensing", reduciendo de esta manera la virulencia de sus  ataques y, por lo tanto, siendo mucho más fácil para el sistema inmune del huésped poder destruirlas.

Los investigadores que descubrieron el fenómeno del Quorum Quenching (Manefield y col.), utilizaban un alga que  producía una molécula llamada furanona, muy parecida a la molécula señalizadora  de la bacteria, que se  unía al receptor,  bloqueando la comunicación. También se han identificado bacterias terrestres que degradan la señal y la  eliminan enzimaticamente.

Los investigadores de la USC trabajará con  cepas bacterianas ya aisladas, capaces de degradar un amplio rango de señales de  quorum sensing, “lo que supone un importante potencial en la prevención y tratamiento de enfermedades infecciosas tanto en sanidad veterinaria como humana”, han indicado.

Ana María Otero Casal, profesora de la facultad de Biología y que lidera el grupo de investigación, ha señalado en entrevista a IPac.,” muchas bacterias patógenas se coordinan, comunicándose entre ellas mediante la producción de pequeñas moléculas  de señal en un proceso denominado Quorum Sensing (detección de quórum). Si estas señales son eliminadas del medio, es decir, si cortamos la comunicación entre ellas,  lo que se conoce como Quorum Quenching (o interceptación del quórum), los patógenos se desorganizan y pierden su virulencia.

A continuación agrega: "partiendo de esa premisa, nuestro trabajo se ha centrado en aislar diversas bacterias marinas capaces de degradar esas señales de comunicación bacteriana para utilizarlas en el tratamiento y prevención de patologías en el campo de la acuicultura, consiguiendo, de esta manera, un mecanismo alternativo a los antibióticos, en la lucha contra las enfermedades en peces y moluscos”.

Los investigadores esperan tener sus primeras pruebas de campo en 18 meses y el trabajo finalizado al cabo de tres años. La idea es poder obtener  e incorporar al mercado un producto antipatogénico como alternativa al uso de antibióticos en  la acuicultura.

La ventaja que presenta esta línea de trabajo,  es que al no matar al patógeno sino, simplemente, bloquear su virulencia, no se genera resistencia a los compuestos.

Fuente: www.IPacuicultura.com

Entrevista a Ipac.
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