CARACTERIZACIÓN DE BIOFILMS DE CEPAS HIPERMUTADORAS DE PSEUDOMONAS AERUGINOSA POR ESPECTROSCOPÍA RAMAN-SERS

MARTINO RA; FIORAVANTI FEDERICO; BORIOLI G; LACCONI G; SMANIA A

Congreso; IV REUNIÓN CONJUNTA DE SOCIEDADES DE BIOLOGÍA DE LA REPÚBLICA ARGENTINA. Nuevas Evidencias y Cambios de Paradigmas en Ciencias Biológicas; 2020

SOCIEDAD ARGENTINA DE BIOLOGÍA

El patógeno oportunista P. aeruginosa, predominante en la infección crónica de pulmón de pacientes con Fibrosis Quística, se adapta a este ambiente desarrollando biofilms de comunidades asociadas a superficies, con alta prevalencia de cepas de hipermutadoras entre las que se destaca la de colonia pequeña (SCV, small colony variants). Esta variante se distingue por su hiperadherencia a superficies, autoagregación, motilidad reducida, y sobreexpresión de exopolisacáridos. Los biofilms se desarrollan en una estructura en tres dimensiones a partir de un cierto punto detectado por quorum sensing, que implica mecanismos de comunicación y sensado del umbral. El segundo mensajero c-di-GMP estaría involucrado en este mecanismo. En la cepa salvaje, la evolución a partir del 5° ciclo de crecimiento, del crecimiento planctónico a la variante SCV y al desarrollo del biofilm, está restringida por la concentración del segundo mensajero di guanilato monofosfofato cíclico (c-di-GMP). La hipermutabilidad esquiva la restricción impuesta por el c-di-GMP, y las mutaciones acumuladas en los ciclos de conversión y reversión producen el aumento y la disminución sucesiva de c-di-GMP, marcando el ritmo de crecimiento del biofilm directamente asociado a la virulencia de P. aeruginosa en pacientes fibroquísticos. Nosotros estudiamos este ritmo por la detección y el estudio comparativo del flujo de c-di-GMP en biofilms de P. aeruginosa sometidos a distintas condiciones o tratamiento con antibióticos, con el propósito de colegir la distribución de c-di-GMP como marcador de evolución y desarrollo de biofilms. Se ha empleado la Espectroscopía Raman Incrementada por la Superficie (SERS, del inglés: Surface Enhancement of Raman Spectroscopy), aplicada a biofilms de P. aeruginosa wt y SCV crecidos en medio líquido sobre plataformas de Si optimizadas con nanopartículas de Au/Pd (Au/Pd-NPs), para la detección de moléculas biológicas. Esta técnica es de muy reciente y potente aplicación en sistemas biológicos, y en trabajos previos hemos probado la idoneidad de las plataformas SERS desarrolladas en nuestro laboratorio. Nuestros resultados permitieron identificar la huella espectroscópica de c-di-GMP a partir de picos característicos a 780 y 1503 cm-1, la cual no se modifica sustancialmente según el grado de hidratación del compuesto. Esto es de gran importancia a la hora de interpretar las señales de flujo de c-di-GMP en los ciclos de desarrollo del biofilm. Por otra parte, los espectros de biofilms tanto de la cepa wt como de la variante SCV presentan un corrimiento bien identificable a mayor frecuencia y mayor intensidad de una banda característica a 890-935 cm-1respecto del control del medio de cultivo. Concluimos que la técnica SERS es una herramienta aplicable a la caracterización de biofilms que permitirá determinar el grado de desarrollo de las etapas más evolucionadas ? y posiblemente más virulentas- de P. aeruginosa. Así, dicha técnica podría constituirse en una excelente herramienta de prognosis en la evolución de pacientes fibroquísticos. Subsidiado por CONICET, SECyT-UNC y FONCyT.