Vuelven fluorescente a una bacteria y la convierten en agente de contraste doble para resonancia magnética

Unos científicos han conseguido modificar ciertas características de una bacteria conocida por sus propiedades magnéticas y hacer de ella un prometedor agente de diagnóstico clínico.

Al añadir elementos metálicos (terbio o gadolinio) al medio de cultivo de la bacteria, esta los integra y se convierte en fluorescente o agente de contraste dual, muy útil para resonancia magnética.

El trabajo lo ha liderado el grupo de Magnetismo y Materiales Magnéticos de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU), en España.

El citado grupo de Magnetismo y Materiales Magnéticos lleva más de una década trabajando con bacterias magnetotácticas, un grupo de bacterias acuáticas que en su entorno natural sintetizan cristales de magnetita (un mineral de hierro), los cuales actúan como brújulas y posibilitan que estas bacterias se orienten y naveguen a lo largo de las líneas del campo magnético terrestre.

“Las funcionalidades intrínsecas de estas bacterias hacen que sean muy interesantes para el ámbito clínico, ya que tienen todas las características que se necesitan para ser utilizadas a modo de nanorrobots. Además de poder guiarlas mediante campos magnéticos hasta la zona a tratar, numerosos trabajos han demostrado el potencial que las bacterias magnetotácticas tienen para ser utilizadas en diferentes prácticas, como la hipertermia magnética (una terapia contra el cáncer), como portadores de fármacos y como agentes de contraste para obtención de imágenes por resonancia magnética”, detalla Lucía Gandarias Albaina, investigadora del citado grupo de investigación y primera autora del presente estudio.

No obstante, estas bacterias presentan una dificultad: “No son fáciles de modificar; sus interesantes características las tienen de forma intrínseca, pero no resulta sencillo introducir nuevas funcionalidades”, señala la investigadora. Una de las estrategias que se sigue en este sentido reside en enriquecer el medio de cultivo con ciertas sustancias, y ver el efecto que esto tiene en las bacterias.

En colaboración con un grupo de investigación de la Universidad de Cantabria, en España, que es especialista en tierras raras (elementos también llamados lantánidos), y contando con la participación de otros investigadores de centros como CIC biomaGUNE (España), HZB (Helmholtz-Zentrum Berlin, de Alemania) y BIAM-CEA (Francia), se propusieron estudiar el efecto que tendría añadir terbio (Tb) y gadolinio (Gd) en el medio de cultivo de la bacteria Magnetospirillum gryphiswaldense, es decir, “cómo cambiaría el potencial de esta bacteria como agente biomédico al incorporar estos elementos”, precisa Gandarias.

La internalización del terbio y el gadolinio por parte de las bacterias trajo la aparición de nuevas funcionalidades. Así lo describe la investigadora: “En nuestros análisis vimos, por un lado, que el terbio vuelve fluorescentes a las bacterias,  por lo que podrían ser utilizadas como biomarcadores, ya que sería posible rastrear dónde se encuentran. Por otro lado, comprobamos que, al incorporar el gadolinio, las bacterias adquieren el carácter de agentes de contraste duales para resonancias magnéticas, que es hacia donde se están dirigiendo las investigaciones en este campo de estudio”.

Imágenes de la bacteria Magnetospirillum gryphiswaldense (referida como MSR-1). Izquierda: imágenes obtenidas con microscopía electrónica de transmisión donde se puede ver en detalle la cadena de magnetosomas dentro de la bacteria. Resto de imágenes: imágenes de microscopía de fluorescencia de rayos X donde se observa la ubicación del hierro (que coincide con la cadena de magnetosomas) y el terbio/gadolinio (que se distribuye por toda la bacteria). Estas imágenes fueron obtenidas en la línea I14 del sincrotrón DLS (Diamond Light Source, del Reino Unido). (Imágenes: UPV/EHU / Lucía Gandarias et al., Materials Today Bio, 2023)

La resonancia magnética requiere que la persona que se va a someter a ella tome agentes de contraste, una clase de productos que mejoran la diferenciación por imagen entre el tejido normal y el dañado y facilitan el diagnóstico. Actualmente se utilizan dos tipos de contraste, los positivos, o T1, que son los más utilizados y están basados en compuestos de gadolinio, y los negativos, o T2, que son nanopartículas de óxido de hierro. “Dado que nuestras bacterias ya contaban con partículas de hierro como parte de sus partículas magnéticas y son capaces de integrar gadolinio del medio de cultivo, pueden funcionar como agentes de contraste duales”, explica Gandarias. Porque la aparición de las nuevas funcionalidades descritas no ha hecho desaparecer las que previamente tenían.

A la vista de estos resultados, la investigadora augura un futuro muy prometedor para el uso de bacterias en la práctica clínica: “Aunque estamos en los inicios, se está trabajando en el uso de bacterias para tratamientos contra el cáncer; hay muchos estudios en diferentes fases. En nuestro caso, en las pruebas in vitro realizadas hemos comprobado que las bacterias no son tóxicas para las células, lo cual nos permitirá continuar estudiando en esta línea”.

El estudio se titula “Incorporation of Tb and Gd improves the diagnostic functionality of magnetotactic bacteria”. Y se ha publicado en la revista académica Materials Today Bio. (Fuente: UPV/EHU)