Una investigación doctoral explora el potencial del monóxido de carbono -tradicionalmente asociado a toxicidad- como una molécula con funciones regulatorias en procesos inflamatorios e infecciosos. El estudio evalúa su efecto sobre la severidad de la enfermedad y la respuesta inflamatoria en modelos experimentales, a partir de bacterias probióticas capaces de producir este gas en condiciones controladas.
El trabajo es liderado por Omar Vallejos Gálvez, estudiante del Doctorado en Ciencias Biológicas con Mención en Genética Molecular y Microbiología de la Pontificia Universidad Católica de Chile, quien investiga bacterias aisladas desde microbiota de voluntarios chilenos sanos con potencial de influir en la respuesta inmune mediante la producción de monóxido de carbono.
Los modelos experimentales del estudio incluyen infecciones por virus herpes simple tipo 1 (HSV-1) y Salmonella enterica, además de patologías inflamatorias como Enfermedad Inflamatoria Intestinal y Lupus Eritematoso Sistémico, condiciones en las que la respuesta inmune juega un rol determinante en la evolución de la enfermedad.
Durante décadas, el monóxido de carbono ha sido asociado principalmente a su toxicidad en altas concentraciones, debido a su capacidad de interferir con procesos biológicos esenciales. Sin embargo, hoy se sabe que el organismo también lo produce en pequeñas cantidades de forma natural a través de enzimas llamadas hemoxigenasas, donde cumple funciones en la regulación de la inflamación y del sistema inmune.
La investigación se desarrolla en la Facultad de Ciencias Biológicas UC, bajo la dirección de la Dra. Susan Bueno y la codirección del Dr. Alexis Kalergis, junto con la colaboración del Dr. Pablo González y la Dra. Aniela Wozniak, y se centra en bacterias probióticas aisladas desde microbiota intestinal humana con capacidad de generar esta molécula en condiciones controladas.
“Se investiga el potencial para reducir la severidad de enfermedades infecciosas e inflamatorias que tienen cepas probióticas aisladas desde microbiota de voluntarios chilenos sanos y que son capaces de producir monóxido de carbono (CO) a través de una hemoxigenasa bacteriana. El foco no está solo en la presencia del probiótico, lo que ya es beneficioso por sí solo, sino también en su capacidad de generar esta molécula señalizadora específica con efecto antiinflamatorio y antimicrobiano”, explicó Omar Vallejos.
La línea de investigación comenzó a consolidarse hace seis años, cuando el equipo de investigación identificó genes asociados a hemoxigenasas bacterianas en microorganismos probióticos, una característica previamente descrita principalmente en bacterias patógenas.
“En 2020 nuestro laboratorio describió que existen genes que podrían permitir la producción de CO en bacterias probióticas a través de hemoxigenasas bacterianas, enzimas que se creían que solamente estaban presentes en bactarias patógenas” afirmó.
A partir de ello, el equipo aisló cepas desde microbiota de voluntarios sanos en Chile para evaluar su capacidad de producir monóxido de carbono y su efecto en distintos modelos experimentales.
“Se sabe que el CO es tóxico en altas concentraciones debido a su alta afinidad con la hemoglobina y por interferir con la respiración celular. Lo que muchas personas no saben es que, en cantidades pequeñas y controladas, es una molécula con un gran potencial antiinflamatorio, incluso nosotros mismos estamos produciendo CO en nuestro cuerpo (…). Lo que hacemos es evaluar bacterias beneficiosas que producen CO de manera natural para ver si podemos disminuir la severidad que provocan infecciones causadas por microorganismos como el virus herpes simple tipo 1 o Salmonella enterica y de enfermedades inflamatorias y autoinmunes”, sostuvo.
En modelos experimentales in vivo, estas bacterias han demostrado su producción de monóxido de carbono y se ha observado que su presencia podría ayudar a disminuir la gravedad de enfermedades infecciosas e inflamatorias.
En paralelo, la formación doctoral de Omar ha incorporado experiencias internacionales, incluyendo pasantías en la Universidad de la Sorbona, una histórica y destacada universidad de Paris, bajo la tutoría de la Dra. Bianca Sclavi.
Para el estudiante “estas experiencias fueron muy enriquecedoras, tanto a nivel científico como personal, ya que me permitieron aprender nuevas técnicas experimentales y conocer de primera mano cómo se desarrolla la investigación científica en un contexto internacional”.
El trabajo se desarrolla en colaboración con el Instituto Milenio en Inmunología e Inmunoterapia (IMII), el Consorcio Tecnológico en Biomedicina Clínico-Molecular (BMRC) y la UC.
En un contexto donde las enfermedades infecciosas y la resistencia antimicrobiana continúan representando desafíos globales, este tipo de investigaciones busca comprender cómo los propios mecanismos de la microbiota humana podrían influir en la evolución de distintas enfermedades y abrir nuevas posibilidades terapéuticas desde la biología del organismo.
