Biologia Molecular Mexico

Cuando pensamos en infecciones bacterianas, solemos imaginar una batalla bioquímica y genética entre el microbio invasor y las defensas del huésped. Sin embargo, un nuevo estudio publicado en la prestigiosa revista Cell revela una dimensión sorprendente y hasta ahora poco comprendida: la propia arquitectura física y las fuerzas mecánicas de nuestros tejidos juegan un papel crucial en dirigir dónde y cómo se establecen las infecciones.

Las capas de células que recubren nuestros órganos (epitelios) son la primera barrera contra las bacterias. Intuitivamente, podríamos pensar que las bacterias atacan estas barreras al azar. Pero un equipo de investigadores utilizó técnicas de bioingeniería para crear “islas” de células epiteliales con formas geométricas definidas (círculos, triángulos, estrellas, cruces) y observaron algo inesperado.

Al infectar estas islas celulares con bacterias como Staphylococcus aureus, descubrieron que la infección no ocurría de manera uniforme. Las bacterias tendían a acumularse y a invadir preferentemente las células situadas en los bordes y esquinas de las formas geométricas. Este patrón se repetía con diferentes tipos de bacterias y células, sugiriendo una regla general.

La Fuerza Celular como Guía y Piezo1 como Sensor

¿Qué tienen de especial los bordes y las esquinas? Los científicos descubrieron que las células en estas zonas generan mayores fuerzas de tracción celular – es decir, “tiran” más fuerte de su entorno y de sus vecinas – debido a la geometría del tejido. Estas fuerzas mecánicas no pasan desapercibidas.

El estudio identificó a la proteína Piezo1 como un actor clave. Piezo1 es un canal iónico mecanosensible, una especie de “sensor de tirones” en la membrana celular. Descubrieron que Piezo1 se acumula precisamente en las zonas de alta tensión mecánica (los bordes) y que, durante la infección, se co-localiza con las bacterias invasoras. ¡Más aún, Piezo1 parece facilitar activamente la entrada de las bacterias! Cuando eliminaron Piezo1 de las células, la infección disminuyó y el patrón de invasión en los bordes desapareció.

De Cultivos Celulares a la Realidad (y Nuevas Terapias)

Este principio no se limita a cultivos planos. Utilizando “chips intestinales” que imitan la estructura 3D de las vellosidades y criptas del intestino, observaron el mismo fenómeno: las bacterias preferían infectar las criptas, zonas de alta curvatura y probable estrés mecánico, donde Piezo1 también se concentraba.

Este descubrimiento sobre la “mecánica de la infección” tiene implicaciones terapéuticas emocionantes:

1. Nuevos Blancos: Si Piezo1 ayuda a las bacterias a entrar, ¿podríamos bloquearlo para dificultar la infección? Los investigadores demostraron en modelos animales de heridas infectadas que inhibir Piezo1 reducía la carga bacteriana y mejoraba la curación.
2. Entrega Inteligente de Fármacos: Sabiendo que las bacterias se concentran en zonas específicas (como las criptas), ¿podríamos dirigir los antibióticos directamente a esos “nidos” para ser más eficaces y usar menos dosis? ¡El estudio demostró que sí! Usando nanopartículas cargadas con antibiótico, lograron una eliminación mucho más efectiva de bacterias resistentes en los chips intestinales al concentrar el tratamiento en las criptas.

Conclusión

Este trabajo revela que la geometría de los tejidos y las fuerzas celulares crean un “mapa” físico que las bacterias pueden explotar para establecer infecciones de manera eficiente. La proteína mecanosensible Piezo1 actúa como un cómplice inesperado en este proceso. Entender esta “mecanobiología” de la infección abre la puerta al desarrollo de estrategias antibacterianas completamente nuevas, ya sea interfiriendo con las señales mecánicas o diseñando terapias que aprovechen estos patrones espaciales para una acción más precisa y potente. ¡Una nueva forma de ver y combatir las infecciones!

Referencia: Han, Y., Liu, X., Qu, S., et al. (2025). Tissue geometry spatiotemporally drives bacterial infections. Cell, 188, 1–18. DOI: 10.1016/j.cell.2025.03.042