Escuela de Doctorado

 
Tesis Doctorales de la Universidad Pablo de Olavide a partir de 2025/26
IDENTIFICACIÓN DE GENES DE RESISTENCIA A ANTIBIÓTICOS DE USO RESTRINGIDO MEDIANTE METAGENÓMICA FUNCIONAL EN MUESTRAS AMBIENTALES Y HOSPITALARIAS
Autor/aALVAREZ MARIN, MARIA TERESA
Director/aFLORES DIAZ, AMANDO
Codirector/aCAMACHO FERNANDEZ, EVA MARIA
Fecha de depósito16-06-2026
Periodo de exposición pública16 a 30 de junio de 2026
Fecha de defensaSin especificar
ModalidadPresencial
ProgramaPrograma de Doctorado en Biotecnología, Ingeniería y Tecnología Química (RD 99/2011)
Mención internacionalNo
ResumenDurante millones de años, los microorganismos han desarrollado genes de resistencia a antibióticos (ARG) para sobrevivir en presencia de concentraciones naturales de estos compuestos, generalmente bajas. Sin embargo, desde la introducción de los antibióticos en medicina para tratar enfermedades infecciosas, su uso intensivo e inadecuado ha favorecido la selección y diseminación de bacterias multirresistentes. Este proceso ha favorecido la transferencia de ARG entre bacterias ambientales y bacterias asociadas al ser humano, comprometiendo progresivamente la eficacia de los tratamientos antimicrobianos. En consecuencia, resulta urgente desarrollar nuevas estrategias que permitan abordar este problema, siendo especialmente relevante la identificación y caracterización de nuevos ARG para contribuir a preservar la eficacia terapéutica frente a las infecciones bacterianas.
Una aproximación muy útil para el estudio de los ARG es la metagenómica funcional, pues permite analizar el conjunto de genes presentes en una comunidad microbiana sin necesidad de conocer previamente su secuencia o función. En esta tesis se han realizado estudios de metagenómica funcional dirigidos a identificar nuevos ARG frente a antibióticos con uso restringido clasificados por la Organización Mundial de la Salud. Concretamente, se estudiaron genes de resistencia frente a distintos antibióticos β-lactámicos, fluoroquinolonas y a la polimixina colistina. Para ello, se utilizaron 2 librerías metagenómicas construidas previamente en el laboratorio a partir de ADN procedente de ambientes contaminados por hidrocarburos. Además, se construyó una tercera librería metagenómica a partir de ADN obtenido de 22 cepas aisladas en un hospital resistentes a ciprofloxacino o colistina, en las que no se habían detectado los mecanismos de resistencia habitualmente asociados a estos antibióticos. Para superar las limitaciones de expresión inherentes a la metagenómica funcional y expresar eficientemente el ADN clonado, el vector fósmido de las librerías contiene un sistema de expresión heteróloga basado en un promotor inducible por salicilato, un sistema de antiterminación de la transcripción derivado del fago lambda y un mecanismo de regulación del número de copias del vector mediante arabinosa.
En los cribados funcionales realizados con las metagenotecas de suelos contaminados se aislaron 12 fósmidos portadores de diferentes β-lactamasas y bombas de eflujo que conferían resistencia frente a antibióticos β-lactámicos, y 5 de la librería hospitalaria, con genes recA y qnrB31, que aumentaron los niveles de resistencia a ciprofloxacino. Además, varios de los fósmidos portadores de β-lactamasas se sometieron a experimentos de evolución experimental, observándose un incremento de la resistencia frente a antibióticos β-lactámicos respecto a los fósmidos originales. Este aumento se asoció a la aparición de mutaciones puntuales localizadas en regiones próximas a los genes de β-lactamasa.
Los resultados obtenidos en este trabajo respaldan la idea de que los distintos ambientes albergan una enorme diversidad de microorganismos resistentes a antibióticos con capacidad para transferir dichos mecanismos de resistencia a otras bacterias, independientemente de su relación filogenética. Aunque muchos de estos mecanismos confieren inicialmente niveles bajos de resistencia, el uso inadecuado de antibióticos favorece su selección y amplificación, aumentando la probabilidad de transferencia a microorganismos patógenos tanto en entornos hospitalarios como comunitarios. Todo ello contribuye a reducir las opciones terapéuticas disponibles para el tratamiento de infecciones bacterianas, una problemática que constituye actualmente una de las principales amenazas para la salud pública mundial.