Bacteriófagos. Virus para conservar alimentos
Todos hemos oído hablar de los virus. Y siempre los reconocemos como causantes de enfermedades. Pero, Los virus no siempre son malos. Los bacteriófagos, o simplemente fagos, son virus que infectan solamente a bacterias con una elevada especificidad
¿Sabías que pueden ser útiles en la conservación de alimentos?
Diversos estudios demuestran lo beneficiosos que pueden llegar a ser. Pueden utilizarse para desinfectar alimentos y evitar enfermedades como las causadas por Escherichia coli, listeria y salmonella. Y además, no eliminan bacterias benéficas como las del queso o el yogur.
En este artículo te contamos más sobre los fagos y sus beneficios para la industria de alimentos.
¿Cuáles son las ventajas de utilizar fagos?
Los tratamientos físicos y químicos de conservación pueden alterar las características organolépticas de los productos alimentarios. Por su parte, el uso de antibióticos para el control de patógenos está cada vez más cuestionado por favorecer la selección y proliferación de bacterias resistentes.
Estas bacterias resistentes a los antibióticos se han convertido en una amenaza para la salud pública. A tal punto que la Organización mundial de la Salud ha hecho un llamado a la comunidad científica para buscar alternativas al empleo de antibióticos.
Frente a esta situación, la utilización de fagos como agentes de control en las diferentes etapas de la cadena alimentaria es un tema relevante de actual interés.
Pero ¿qué son los fagos?
Los fagos son los entes biológicos más abundantes de la tierra. Cada partícula fágica o virión contiene un genoma de ácido nucleico (ADN o ARN) dentro de una envuelta proteica o lipoproteica, llamada cápside. Este conjunto es conocido como nucleocápside.
Los fagos necesitan de las bacterias para multiplicarse. Es por esto que proliferan en los ambientes que colonizan sus huéspedes bacterianos.
Los fagos fueron descubiertos en la década de 1910. Ya en 1926 fue enunciado su potencial como antibacteriano. Sin embargo, con el descubrimiento de los antibióticos, el uso y la investigación sobre las aplicaciones terapéuticas de los fagos cayeron en el olvido en los países occidentales. Solo permanecieron en algunos países del Este de Europa y en la antigua Unión Soviética.
¿Cómo actúan los fagos?
Según la manera de que atacan a las bacterias, los fagos pueden ser:
• líticos, donde toda la “maquinaria metabólica” de la bacteria es secuestrada para replicar y transcribir el ADN fágico y formar una nueva descendencia o progenie. Esto normalmente conlleva la destrucción de la célula huésped
• atenuados o atemperados, los cuales, además de poder desarrollar un ciclo lítico, experimentan un ciclo lisogénico en el que el genoma del virus se integra en el cromosoma bacteriano o se mantiene en el citoplasma celular en un estado conocido como profago. Si se reproduce la bacteria, se reproduce también el genoma vírico. Pero estos virus al reproducirse pueden transportar parte del genoma de la bacteria huésped - como genes para resistencias y toxinas - y transferirlos a otras bacterias.
En términos de terapia y desinfección es deseable que los fagos sean líticos para minimizar la posible transducción de genes.
Ciclo lítico y lisogénico
Para entender mejor como se replican los virus y saber en detalle que es un cilo lítico y uno lisogénico, te invitamos a ver este video de 5 minutos
Etapas de un ciclo lítico
El ciclo lítico de cualquier fago consta de varias etapas
- Adsorción del virus a la bacteria por reconocimiento especifico de su receptor bacteriano e inyección de su ácido nucleico en el citoplasma celular.
- Expresión de los genes tempranos del fago, lo que permite la síntesis de proteínas involucradas en la replicación del genoma vírico
- Replicación del genoma fágico
- Síntesis de las proteínas víricas de expresión tardía implicadas en la formación de nuevas partículas y en la lisis celular.
- Empaquetamiento del ADN y ensamblaje de las nuevas partículas.
- Destrucción de las células bacterianas por lisis y liberación de las partículas fágicas
Cómo o dónde se producen
Los fagos para usos comerciales se producen en cultivos bacterianos líquidos en los que se reproducen vertiginosamente. Crecen exactamente en las mismas bacterias naturales que luego deben combatir en los alimentos.
Ventajas y limitaciones en el uso de fagos
Los bacteriófagos atacan específicamente a las bacterias que infectan. Esto permite emplearlos como agentes terapéuticos y de control en distintas etapas de la cadena alimentaria. Aparte de dicha especificidad, los fagos presentan otras características apreciables, como la autoreplicación y al mismo tiempo la autolimitación. Además, cuando se encuentran en exceso también son capaces de lisar las células bacterianas en un proceso conocido como “muerte por nadie”, donde el elevado número de partículas desestabiliza las envueltas celulares provocando la muerte de las bacterias.
Otra característica importante es que presentan un mecanismo de acción muy diferente al de los antimicrobianos, lo que hace a los fagos efectivos incluso frente a bacterias resistentes a múltiples antibióticos.
No obstante dichas características por sí mismas no garantizan el éxito de la terapia fágica y bio control de microorganismos. Para ello deben considerarse otros factores por ejemplo la elección de agentes altamente infectivos para un amplio número de cepas del patógeno. Además, dichos agentes deben ser líticos, de forma que su coexistencia con la bacteria sea completamente inviable. Asimismo el genoma de los fagos candidatos debe ser estudiado debido a que no deben poseer genes conocidos de virulencia o de resistencia a antibióticos que, de alguna manera, pudieran incorporarse en el genoma del huésped.
Por otro lado, uno de los principales problemas en el uso de fagos es la posibilidad de selección de mutantes resistentes a la infección. Este inconveniente puede ser minimizado con el empleo de preparados fágicos que contengan más de un fago específico contra las bacterias diana,
Además, debe también tenerse en cuenta que los fagos pueden sufrir mutaciones, de forma que alguna de ellas genere fagos mutantes capaces de infectar a dichas bacterias resistentes.
Aplicación de los bacteriófagos en la industria de alimentos.
Los bacteriófagos pueden ser utilizados a lo largo de todo el proceso de producción y elaboración de alimentos de origen animal y vegetal. Así pueden aplicarse en:
- animales que pueden actuar como reservorio (fagoterapia);
- canales y productos crudos de origen animal y vegetal (biocontrol)
- superficies y utensilios de producción (biohigienización) y
- como conservantes naturales en productos manufacturados perecederos para aumentar su vida útil (biopreservación)
Los bacteriófagos como desinfectantes
Es importante considerar que la efectividad de los fagos en los alimentos variará con cada tipo de fago, con la matriz alimentaria y con la condición de aplicación, incluyendo los factores ambientales. En este punto debe mencionarse que el uso de fagos en los alimentos no debe entenderse como una estrategia alternativa, sino como una herramienta complementaria a las ya existentes para el control de los patógenos.
Cómo se evalúa la eficacia
Para evaluar la eficacia del tratamiento con fagos, dos muestras del alimento son contaminadas con las bacterias problemáticas. Una de las muestras es rociada solo con agua para control mientras que la otra es rociada con bacteriófagos que ahora mostrarán sus capacidades.
Luego, se toman muestras de los alimentos que se colocan en placas de cultivo y son introducidas en una incubadora. Luego del período de incubación se comparan las colonias de bacterias que crecieron en la muestra tratada y el control.
Debe señalarse que los estudios que evalúan el efecto desinfectante de los fagos en carne de diferentes orígenes utilizan diferentes fagos y distintas pautas de aplicación, por lo que los resultados son difíciles de comparar.
También se realizaron estudios de control de microorganismos en vegetales mediante el uso de estos bacteriófagos. Como en los otros alimentos, los resultados son muy variables, dependiendo del tipo de producto, del agente patógeno y de los fagos utilizados.
En la última década, diferentes empresas han comenzado a utilizar la tecnología a base de fagos como un obstáculo adicional en su plan de Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control para la seguridad de los alimentos.
Se utilizan fagos en la elaboración de quesos, tripas de embutidos, carne, pescado ahumado y comidas preparadas,
Productos comerciales
Existen en el mundo varias empresas dedicadas a la fabricación de productos comerciales basados en fagos con diferentes aplicaciones. Una de estas empresas es Micreos que cuenta con productos aprobados para diferentes aplicaciones. Por ejemplo, Phage guard Listex, que se emplea en el control de Listeria, fue reconocido en 2016 como producto GRAS por la FDA.
Otros producto de la misma empresa, Salmonelex™ fue aprobado como coadyuvante alimentario contra la salmonella por la Food Standards Australia and New Zealand (FSANZ).
El uso de productos comerciales a base de fagos también fue aprobado en Canadá, Brasil, Países Bajos e Israel, entre otros.
Lo que viene
Considerando la gran variedad de fagos existentes en el medio ambiente, deben seleccionarse aquellos que permiten la obtención de preparados fágicos con un adecuado espectro de actuación y ausencia de cualquier característica que conlleve riesgos para el consumidor.
Pero si están asociados a buenas prácticas de producción de alimentos, los bacteriófagos pueden ser una buena herramienta en el control de bacterias en los productos alimenticios.