Análisis metabólico diferencial de cepa salvaje MT103 y modificada genéticamente MTBVAC para su uso como vacuna en la tuberculosis

Abstract

La tuberculosis en el siglo XXI sigue ocasionando un número muy importante de muertes en todo el mundo. La tuberculosis constituye un problema principalmente en niños que viven en países subdesarrollados y en pacientes inmunodeprimidos y, además, presenta resistencias a una gran cantidad de antibióticos en uso. Por todo, existe una necesidad urgente de vacunas para disminuir el número de casos, así como los síntomas ocasionados. Hasta el momento la prevención por el uso de la vacuna de Mycobacterium bovis de Calmete-Guerin ha resultado ser muy beneficiosa en algunos casos, pero sigue presentando ciertas limitaciones en situaciones de tuberculosis pulmonar. Esto ha llevado a requerir una vacuna nueva que garantice una protección total frente a este patógeno. Son muchas las estrategias seguidas por los investigadores con tal propósito, y en este caso concreto la vacuna MTBVAC (Mycobacteium tuberculosis vacuna) estaría clasificada dentro de las vacunas atenuadas. Para conseguir la atenuación de la cepa, se ha llevado a cabo la deleción de dos genes virulentos phoP y fad2D6 a partir de una cepa de M. tuberculosis conocida como MT103 y perteneciente al linaje 4 (Euroamericano). En el momento de elaboración de este manuscrito la vacuna se encuentra en fase clínica II y está siendo probada en niños y adultos en Sudáfrica. En el presente estudio se abre un nuevo camino para explorar los cambios fenotípicos producidos a partir de cambios genómicos y se obtiene una herramienta para la caracterización metabólica y el análisis de las principales rutas bioquímicas de M. tuberculosis, pudiendo ayudar a descubrir nuevas moléculas que sirvan como biomarcadores de diagnóstico, indicando la existencia de la enfermedad o, incluso, moléculas que puedan indicarnos sobre la inmunidad de la vacuna en los pacientes en que ha sido administrada. Para ello se ha llevado a cabo un análisis metabolómico dirigido y no dirigido entre MT103 y MTBVAC utilizando la cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas de alta resolución. Además, durante el estudio se han utilizado mutantes del gen phoP para poder relacionar directamente algunos de los cambios encontrados a la regulación llevada a cabo por este gen. Por último, se ha realizado un análisis metabolómico extracelular entre las cepas H37Rv, MT103, MTBVAC, H37Rv phoPR mutante y H37Rv phoPR mutante con un plásmido pWM222, que contiene múltiples copias del gen phoP. Los resultados obtenidos muestran diferencias en la expresión de alrededor de 106 metabolitos intracelulares, muchos de ellos relacionados con la virulencia y la respuesta inmune, como los fosfatidilinositol manósidos, o de las moléculas que contienen trehalosa, respaldando de este modo la eficacia y seguridad del candidato a vacuna MTBVAC. Del mismo modo en el análisis de metabolitos extracelulares, se encontró una expresión diferencial de los mismos entre las distintas cepas, asociado claramente a la presencia o ausencia del gen phoP.