Desarrollo de aptámeros como nanomoléculas inhibidoras de agentes infecciosos

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La resistencia antimicrobiana (RAM) es considerada actualmente una de las mayores amenazas para la salud pública global. El uso excesivo e inadecuado de antibióticos ha favorecido la aparición de cepas bacterianas multirresistentes, frente a las cuales muchos tratamientos convencionales han dejado de ser efectivos. Uno de los mecanismos de resistencia más frecuentes es la producción de beta-lactamasas, unas enzimas que degradan los antibióticos beta-lactámicos, como las penicilinasas o las cefalosporinas, e impiden que ejerzan su efecto terapéutico.
En este contexto, resulta evidente la necesidad de encontrar nuevas herramientas terapéuticas que nos ayuden a combatir este tipo de infecciones de forma más eficaz. Una de las alternativas más prometedoras que se está investigando actualmente es el uso de aptámeros: secuencias de ADN o ARN monocatenario que se pliegan formando estructuras tridimensionales capaces de unirse con gran especificidad y afinidad a una molécula diana. A diferencia de los anticuerpos, los aptámeros se pueden seleccionar y sintetizar íntegramente en laboratorio, presentan una alta estabilidad térmica, baja inmunogenicidad y además permiten introducir modificaciones químicas con relativa facilidad, lo que los convierte en una opción muy interesante para distintas aplicaciones. Este trabajo tiene como objetivo el desarrollo de un aptámero de ADN dirigido contra la beta-lactamasa de Bacillus cereus, como modelo de enzima responsable de la resistencia bacteriana a beta-lactámicos. Para ello, se empleó la técnica SELEX, optimizando las condiciones de amplificación mediante PCR clásica y asimétrica, y se evaluó la actividad del aptámero mediante un ensayo cromogénico con nitrocefin y pruebas de concentración mínima inhibitoria (CMI) frente a cepas de Staphylococcus aureus sensibles y resistentes a la ampicilina.
ABSTRACT
Antimicrobial resistance (AMR) is currently considered one of the greatest threats to global public health. The excessive and inappropriate use of antibiotics has contributed to the emergence of multidrug-resistant bacterial strains, against which many conventional treatments have become ineffective. One of the most common resistance mechanisms is the production of beta-lactamases, enzymes that degrade beta-lactam antibiotics—such as penicillins and cephalosporins—and prevent them from exerting their therapeutic effect.
In this context, it is clear that new therapeutic tools are urgently needed to more effectively combat these types of infections. One of the most promising alternatives currently under investigation is the use of aptamers: single-stranded DNA or RNA sequences that fold into specific three-dimensional structures capable of binding with high affinity and specificity to a target molecule. Unlike antibodies, aptamers can be entirely selected and synthesized in the laboratory, are thermally stable, have low immunogenicity, and can be easily chemically modified, making them highly attractive for various applications. This project aims to develop a DNA aptamer targeting the beta-lactamase enzyme from Bacillus cereus, as a model of beta-lactam antibiotic resistance. To achieve this, the SELEX technique was used, optimizing the amplification conditions through both classical and asymmetric PCR. The aptamer’s activity was then evaluated using a chromogenic assay with nitrocefin and minimum inhibitory concentration (MIC) tests against Staphylococcus aureus strains that were either susceptible or resistant to ampicillin.

​La resistencia antimicrobiana (RAM) es considerada actualmente una de las mayores amenazas para la salud pública global. El uso excesivo e inadecuado de antibióticos ha favorecido la aparición de cepas bacterianas multirresistentes, frente a las cuales muchos tratamientos convencionales han dejado de ser efectivos. Uno de los mecanismos de resistencia más frecuentes es la producción de beta-lactamasas, unas enzimas que degradan los antibióticos beta-lactámicos, como las penicilinasas o las cefalosporinas, e impiden que ejerzan su efecto terapéutico.
En este contexto, resulta evidente la necesidad de encontrar nuevas herramientas terapéuticas que nos ayuden a combatir este tipo de infecciones de forma más eficaz. Una de las alternativas más prometedoras que se está investigando actualmente es el uso de aptámeros: secuencias de ADN o ARN monocatenario que se pliegan formando estructuras tridimensionales capaces de unirse con gran especificidad y afinidad a una molécula diana. A diferencia de los anticuerpos, los aptámeros se pueden seleccionar y sintetizar íntegramente en laboratorio, presentan una alta estabilidad térmica, baja inmunogenicidad y además permiten introducir modificaciones químicas con relativa facilidad, lo que los convierte en una opción muy interesante para distintas aplicaciones. Este trabajo tiene como objetivo el desarrollo de un aptámero de ADN dirigido contra la beta-lactamasa de Bacillus cereus, como modelo de enzima responsable de la resistencia bacteriana a beta-lactámicos. Para ello, se empleó la técnica SELEX, optimizando las condiciones de amplificación mediante PCR clásica y asimétrica, y se evaluó la actividad del aptámero mediante un ensayo cromogénico con nitrocefin y pruebas de concentración mínima inhibitoria (CMI) frente a cepas de Staphylococcus aureus sensibles y resistentes a la ampicilina.
ABSTRACT
Antimicrobial resistance (AMR) is currently considered one of the greatest threats to global public health. The excessive and inappropriate use of antibiotics has contributed to the emergence of multidrug-resistant bacterial strains, against which many conventional treatments have become ineffective. One of the most common resistance mechanisms is the production of beta-lactamases, enzymes that degrade beta-lactam antibiotics—such as penicillins and cephalosporins—and prevent them from exerting their therapeutic effect.
In this context, it is clear that new therapeutic tools are urgently needed to more effectively combat these types of infections. One of the most promising alternatives currently under investigation is the use of aptamers: single-stranded DNA or RNA sequences that fold into specific three-dimensional structures capable of binding with high affinity and specificity to a target molecule. Unlike antibodies, aptamers can be entirely selected and synthesized in the laboratory, are thermally stable, have low immunogenicity, and can be easily chemically modified, making them highly attractive for various applications. This project aims to develop a DNA aptamer targeting the beta-lactamase enzyme from Bacillus cereus, as a model of beta-lactam antibiotic resistance. To achieve this, the SELEX technique was used, optimizing the amplification conditions through both classical and asymmetric PCR. The aptamer’s activity was then evaluated using a chromogenic assay with nitrocefin and minimum inhibitory concentration (MIC) tests against Staphylococcus aureus strains that were either susceptible or resistant to ampicillin. Read More