Un nuevo modelo de herida cutánea ovina ex vivo de alto rendimiento para probar antibióticos emergentes

Las infecciones de la piel son un problema global importante, con grandes costos económicos para los proveedores de atención médica de todo el mundo. El desarrollo de resistencia a múltiples fármacos y la formación de biopelículas por patógenos juega un papel clave en la prevalencia de heridas que no cicatrizan 1,2,3,4. Como resultado de esto, las infecciones de la piel y los tejidos blandos son una de las razones más comunes para la hospitalización prolongada y el posterior reingreso⁵. Los retrasos en la cicatrización de heridas son costosos tanto para el paciente como para los proveedores de atención médica, y algunas estimaciones sugieren que alrededor de 6.5 millones de pacientes se ven afectados anualmente en los Estados Unidos. En el Reino Unido, las infecciones de la piel y las complicaciones asociadas resultan en aproximadamente 75,000 muertes anuales ^2,4,6.

Staphylococcus aureus (S. aureus) es un formidable patógeno de heridas frecuentemente aislado de heridas de pacientes ^2,7. La tasa de aparición de resistencia a múltiples fármacos aumentó drásticamente en la década de 2000. Durante este tiempo, alrededor del 60% de las infecciones bacterianas agudas de la piel y la estructura de la piel fueron positivas para S. aureus resistente a la meticilina ¹. El creciente número de cepas resistentes a múltiples fármacos entre Staphylococci, y de hecho otros patógenos, en las últimas 2 décadas indica una necesidad urgente para el rápido desarrollo de antibióticos con nuevos modos de acción que puedan superar la resistencia.

Sin embargo, desde principios de la década de 2000, los programas de descubrimiento de antibióticos han estado dominados por tiempos de desarrollo más largos y bajas tasas de éxito, con solo el 17% de los nuevos antibióticos ingresando a ensayos clínicos en los Estados Unidos logrando la aprobación del mercado⁸. Esto sugiere una disparidad entre los resultados de las pruebas in vitro de antibióticos emergentes y sus resultados clínicos. Se puede afirmar que esta disparidad se debe en gran medida a las diferencias en la fisiología bacteriana durante las infecciones in vivo y durante los métodos microbiológicos convencionales al probar la eficacia de los antibióticos en las etapas preclínicas in vitro . Por lo tanto, se necesitan nuevos métodos de laboratorio que sean más representativos de la fisiología bacteriana durante la infección para mejorar las tasas de éxito en los programas de descubrimiento de antibióticos.

Los métodos actuales para estudiar infecciones de la piel incluyen estudios en animales vivos (por ejemplo, ratones), modelos de piel ex vivo (por ejemplo, porcinos) y modelos de piel de ingeniería tisular 3D (por ejemplo, humanos)9,10,11,12. Los estudios en animales vivos están estrictamente regulados y tienen un rendimiento relativamente bajo. En modelos animales, las heridas y la infección causan angustia significativa a los animales y plantean preocupaciones éticas. Los modelos de piel humana, ex vivo o diseñados con tejidos, requieren aprobación ética, cumplimiento de la legislación local y mundial (la Ley de Tejidos Humanos, la Declaración de Helsinki), y hay dificultades para adquirir tejidos, con algunas solicitudes que tardan años en cumplirse^13,14. Ambos tipos de modelos requieren mucha mano de obra y una experiencia significativa para garantizar el éxito experimental. Algunos modelos actuales de infección cutánea ex vivo requieren discos preinoculados y aditivos para el lecho de la herida para permitir la infección; Aunque estos modelos son increíblemente útiles, existen limitaciones en el proceso de infección ya que los aditivos limitan la utilización del lecho de la herida como fuente de nutrientes^10,15,16,17. El modelo descrito en este estudio no utiliza aditivos para el lecho de la herida, lo que garantiza que la patología de la infección y los recuentos celulares viables sean el resultado de la utilización directa del lecho de la herida como única fuente de nutrientes.

Dada la necesidad de nuevos métodos de laboratorio, se ha desarrollado un nuevo modelo ovino ex vivo de alto rendimiento de infecciones de la piel para su uso en la evaluación de la eficacia de los antibióticos emergentes. Los estudios de infección de la piel enfrentan muchos desafíos: altos costos, preocupaciones éticas y modelos que no muestran una imagen completa^20,21. Los modelos ex vivo y los modelos de explante 3D permiten una mejor visualización del proceso de la enfermedad y el impacto que los tratamientos pueden tener a partir de un modelo clínicamente más relevante. Aquí, se describe la configuración de un nuevo modelo de piel ovina, que es simple, reproducible y clínicamente relevante y tiene un alto rendimiento. La piel ovina fue elegida ya que las ovejas son uno de los grandes mamíferos comúnmente utilizados para modelar las respuestas a las infecciones in vivo. Además, están fácilmente disponibles en los mataderos, lo que garantiza un suministro constante de piel para la investigación, y sus canales no se escaldan, lo que garantiza una buena calidad del tejido. Este estudio utilizó S. aureus como patógeno ejemplar; Sin embargo, el modelo funciona bien con otros microorganismos.