LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

Producción de bacteriocinas. Estudios genéticos y bioquímicos
Las bacterias han desarrollado ingeniosos sistemas de defensa para una guerra continua que llevan a cabo con otros microorganismos. Uno de estos sistemas, las bacteriocinas, son sustancias antiTecnológicas de naturaleza proteica, de síntesis ribosomal, y generalmente de bajo peso molecular. Nuestro laboratorio ha encarado el estudio de algunas bacteriocinas producidas por microorganismos lácticos de la colección de cultivos de CERELA, y que fueron aislados de diferentes alimentos fermentados de la región. El objetivo principal es la caracterización bioquímica y genética de la producción de estos péptidos antimicrobianos y la evaluación de su potencial utilización en las industrias alimenticias y farmacéuticas para la inhibición de microorganismos patógenos que contaminan los alimentos, y ponen en riesgo la salud de la población.

Caracterización del sistema a-galactosidasa de lactobacilos.
Este proyecto, incluído dentro del programa NutraCells, es un proyecto global de varios laboratorios de países de la UE y los laboratorios de Genética y Tecnología y Desarrollo. Tiene como principal objetivo mejorar la calidad y las propiedades benéficas para la salud de los alimentos fermentados. Nuestro laboratorio ha encarado particularmente estudios tendientes a mejorar las propiedades nutricionales de los alimentos vegetales, especialmente la soja. Para ello hemos iniciado (en colaboración con el grupo del Dr. Jean-Christophe Piard, INRA- Jouy-en-Josas, Francia)la caracterización bioquímica y genética del sistema a--galactosidasa, enzima que es capaz de digerir los azúcares a-galactósidos (rafinosa, estaquiosa y verbascosa) presentes en muchas leguminosas, y que forman parte de los factores antinutricionales de estos productos vegetales.

Metabolismo de citrato y glicerol
La calidad de varios productos lácteos fermentados depende de la capacidad de los microorganismos del cultivo "starter" o iniciador, de producir compuestos de aroma y sabor característicos. Uno de estos compuestos, el diacetilo, es el responsable del aroma "cremoso" de la manteca, queso cottage, crema ácida, etc., y componente importante del aroma de varios quesos y del yogurt. La producción de diacetilo a partir del citrato de la leche es una capacidad compartida de cepas de Lactococcus lactis var diacetylactis, algunas especies de Leuconostoc y lactobacilos, especialmente Lb. casei, Lb. plantarum y Lb. rhamnosus. Además del citrato, otros sustratos como el glicerol, también pueden dar lugar a la formación de diacetilo. Nuestro laboratorio esta llevando a cabo estudios genéticos y bioquímicos, en colaboración con el Lab. de Metabolismo sobre el metabolismo del citrato y glicerol tendientes a mejorar (o controlar) la producción de diacetilo en diversas cepas de lactobacilos de uso industrial.

Estudio de la replicación de plásmidos en Lactobacillus delbrueckii y Lb. lactis.
(en construcción)

Alimentos funcionales de soja
Ver en " Líneas de Investigación " del Laboratorio Tecnología y Desarrollo.

Producción de cobalamina (vitamina B12) por bacterias lácticas.
Estudios genéticos y bioquímicos. Ver en " Líneas de Investigación " del Laboratorio Tecnología y Desarrollo.

Biocontrol de Escherichia coli O157:H7 mediante bacteriófagos. Estudio del ciclo de infección en condiciones ácidas.
Director: Dr. Raúl R. Raya
Co-director: Dra. Elvira M. Hébert

El objetivo general del presente proyecto es el biocontrol de Escherichia coli O157:H7 mediante el uso de bacteriófagos.
Escherichia coli O157:H7 es una de las bacterias patógenas más virulentas que se conocen actualmente, con una dosis infectiva que se estima es menor a 700 células. Este microorganismo pertenece al grupo de los E. coli enterohemorrágicos (EHEC), un subgrupo de los E. coli verotoxigénicos (VTEC), que producen enfermedades que afectan al hombre y a los animales domésticos.
En 1982 se describió por primera vez este serogrupo en infecciones alimentarias, y desde entonces en varios países en múltiples brotes epidémicos. En los Estados Unidos de Norteamérica se estima que O157:H7 es responsable anualmente de 70.000 casos infecciosos, con 60 casos mortales, y con un costo médico estimado de 700 millones de dólares. Las infecciones causadas en humanos por O157:H7 pueden ser severas, con síntomas de diarrea, colitis sanguinolentas, síndrome urémico hemolítico, o trombocitopenia púrpura trombótica; en algunos casos las infecciones son mortales. No existe un tratamiento efectivo para tratar las infecciones causadas por O157:H7, excepto las terapias que controlan las complicaciones del daño celular observado en estos casos.

Se desaconseja el uso de antibióticos, ya que estos no sólo remueven la flora normal del intestino, sino también inducen en las cepas patógenas el ciclo lítico de los fagos temperados presentes y portadores de los genes de la toxina Shiga (Stx1 y Stx2), y por ende la producción y liberación de la misma. La principal fuente de infección de humanos es el consumo de carnes contaminadas y mal cocidas, sin embargo también han sido identificadas como causas de contagio de O157:H7 el consumo de agua, vegetales, jugos de frutas, leche cruda o quesos producidos con leche no pasteurizada. Este patógeno habita en los intestinos de una variedad de animales salvajes y de granja, quienes lo transportan sin presentar síntomas de infección. El 25% de los animales sacrificados en los mataderos están contaminados con O157:H7, porcentaje cercano al 80% durante el verano. Una de las características de E. coli O157:H7 es su extraordinaria capacidad para sobrevivir en medio ácidos, lo que podría explicar su baja dosis de infección. Este patógeno debe sobrevivir el efecto del jugo gástrico, con valores de pH entre 1.5 y 2.5. A su vez, muestra una excelente sobrevida en suero de quesos duros (pH 5.5) y en leche no pasteurizadas (pH 4.2), aun en presencia de bacterias lácticas.
Varias estrategias preventivas se han propuesto para reducir los niveles de la población de O157:H7 en el tracto digestivo de los animales de granja, y por ende, la incidencia de las infecciones por este patógeno en humanos. Entre ellas se pueden mencionar el uso de vacunas; un cambio en el manejo y en las dietas de los animales; el uso de probióticos (generalmente compuesto por cepas de E. coli no patógenas); o el uso extensivo de antimicrobianos (i.e., cloratos).
Una estrategia de biocontrol que se evalúa actualmente es el uso de bacteriófagos (o fagos, virus que atacan a las bacterias), específicos para O157:H7. El concepto de fagoterapia es considerado como una alternativa para el tratamiento de las enfermedades infecciosas donde el control con antibióticos se considera comprometido. Aunque la idea de utilizar fagos para tratar animales no es nueva, sus potenciales aplicaciones y ventajas como agentes antimicrobianos, tanto en agricultura como en los sistemas de salud humanos, se encuentra en los últimos años en una fase de “renacimiento”: como ejemplos, los fagos han sido utilizados con éxito por Smith y Huggins para reducir la incidencia de diarreas y la mortalidad de terneros experimentalmente infectados con cepas de E. coli enteropatógenas; mientras Barrow y colaboradores los usaron para controlar los niveles de septicemia y meningitis en gallinas.
El uso de los fagos en el control de un patógeno ofrece un número de ventajas: especificidad; coevolución con la célula sensible; uso potencial de una única dosis; facilidad y efectividad; bajo costo; y la posibilidad de su uso en combinación con otros procedimientos. En el presente proyecto se propone aislar fagos activos contra E. coli O157:H7, caracterizar sus ciclos líticos y desarrollar herramientas útiles en el biocontrol de este importante patógeno alimentario.