Desarrollo de Nanopartículas de Plata Acopladas al Aptámero F23 con Reconocimiento Específico por Pseudomonas aeruginosa.

Abstract

Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen considered as additional risk in patients with cystic fibrosis (CF) because it causes pulmonary exacerbations and death in these patients. Late diagnosis of infections is one of the problems to be solved despite current molecular tools, which hampers the treatment of infected patients favouring the emergence of antimicrobial resistant strains that progressively reduce the available eradication therapies. Thus, this pathogen has been included into the critical priority category for research and development of new antimicrobials published by the World Health Organisation, focused on combating the antimicrobial resistance (AMR) crisis. The objective of this work was to develop a conjugated between F23 aptamer and silver nanoparticles (AgNPs) to recognise different phenotypic variants of Pseudomonas aeruginosa isolated from CF patients. A total of 30 Pseudomonas aeruginosa clinical strains with heterogeneous characteristics were selected from 118 bacterial isolates from children with CF, considering diverse cellular and colonial phenotypes, as well as different biofilm establishments and antibiotic resistance. Selected strains showed more intense fluorescence than non-Pseudomonas aeruginosa strains (Dunnett p=0.0005 to <0.0001), obtained with carboxyfluorescein-labelled F23 aptamer (FAM~F23) and fluorescence microscopy. The immobilisation of F23 aptamer onto the surface of AgNPs (F23~AgNPs) was corroborated by spectrophotometric and electrophoretic methods. The conjugate demostrated to recognise to Pseudomonas aeruginosa among other phylogenetically close species, showing just lack of recognition in isolated from patients under dicloxacillin (DX) treatment. The results denote the heterogeneous selective stress and the great diversity of bacterial interactions found in the pulmonary environment of the patients from whom the strains were isolated. The frequency of XDR is similar to that reported in CF centres which provide medical care to infants and adults, exhibiting a cautionary signal for a careful and conscious use of available antibiotics to reduce the progression of AMR “crisis”. In addition, the recognition of Pseudomonas aeruginosa mediated by FAM~F23 could lay the groundwork for developing a rapid and inexpensive diagnostic tool, while the results concerning to F23~AgNPs suggests an opportunity area for developing specific therapies for this pathogen, although both objectives require further research

Pseudomonas aeruginosa es un patógeno oportunista considerado como elemento de riesgo adicional en individuos con fibrosis quística (FQ), capaz de causar exacerbaciones pulmonares y muerte de estos pacientes. El diagnóstico tardío de estas infecciones es uno de los problemas por resolver pese a las herramientas moleculares actuales, lo cual repercute en el abordaje terapéutico de los infectados, favoreciendo el surgimiento de cepas resistentes a los antimicrobianos y reduciendo las terapias de erradicación disponibles. Por lo anterior, este patógeno se integra en la categoría de prioridad crítica para el desarrollo e investigación de antimicrobianos emitida por la Organización Mundial de la Salud, enfocada al combate de la “crisis” de resistencia a los antimicrobianos (AMR). El propósito principal de este trabajo fue desarrollar un complejo constituido por el aptámero F23 y nanopartículas de plata (AgNPs) para reconocer variantes fenotípicas diversas de esta especie aisladas de pacientes con FQ. Un total de 30 cepas con características heterogéneas, fueron seleccionadas de 118 aislados de niños con FQ, identificando fenotipos celulares y coloniales diversos, capacidades distintas de establecimiento de biopelículas y resistencia a los antibióticos. Las cepas seleccionadas exhibieron fluorescencias más intensas que las cepas no-Pseudomonas aeruginosa (Dunnett p=0.0005 a <0.0001), obtenido con el aptámero F23 marcado con carboxifluoresceína (FAM~F23) y microscopía de fluorescencia. La inmovilización de F23 sobre la superficie de las AgNPs (F23~AgNPs) fue corroborado por métodos espectrofotométricos y electroforéticos El conjugado demostró reconocer a Pseudomonas aeruginosa entre otras tres especies filogenéticamente cercanas, mostrando falta de reconocimiento únicamente en cepas aisladas de pacientes bajo tratamiento con dicloxacilina (DX). Los resultados denotan el heterogéneo estrés selectivo y la enorme diversidad de interacciones bacterianas presentes en el ambiente pulmonar de los pacientes a partir de quienes se aislaron las cepas de estudio. La frecuencia de XDR es semejante a la reportada por centros de FQ que atienden a infantes y adultos, por lo que expresa una señal de precaución para el uso cuidadoso y consciente de los antibióticos disponibles, enfocado a reducir la progresión de la crisis de AMR. Además, el reconocimiento de FAM~F23 por esta especie podría sentar las bases para una herramienta diagnóstica rápida y barata, mientras que lo descrito para F23~AgNPs sugiere un área de oportunidad para desarrollar una terapéutica especie y sitio específica, aunque para ambas metas es necesario realizar más investigación