Científicos chilenos buscan nuevas estrategias contra infecciones persistentes mediante optogenética

¿Es posible utilizar la luz para modificar el comportamiento de las bacterias y comprender por qué algunas infecciones son tan difíciles de tratar? Esa es la interrogante que abordarán los científicos chilenos Luis Larrondo, director ejecutivo del Instituto Milenio de Biología Integrativa (iBio), y Gerardo Cárcamo-Oyarce, a través de una investigación que combina optogenética y microbiología para estudiar comunidades bacterianas con un nivel de precisión difícil de conseguir mediante métodos tradicionales.

El proyecto fue seleccionado para recibir el Pew Biomedical Research Partnership Award 2026, un reconocimiento internacional otorgado por The Pew Charitable Trusts y financiado por Biohub, iniciativa impulsada por Mark Zuckerberg y Priscilla Chan. En su primera edición, el programa escogió a solo cuatro duplas de investigadores de Latinoamérica, luego de un competitivo proceso de evaluación internacional.

Cada proyecto recibirá US$180 mil, distribuidos en un período de dos años, para financiar personal, equipamiento, insumos y actividades de investigación. La iniciativa busca impulsar colaboraciones interdisciplinarias que permitan abordar desafíos científicos complejos mediante la integración de distintas áreas del conocimiento.

Optogenética: controlar procesos bacterianos a través de la luz

La investigación tendrá como foco a Pseudomonas aeruginosa, una bacteria que puede formar biopelículas o biofilms, estructuras tridimensionales en las que los microorganismos se agrupan y desarrollan mecanismos de protección frente a las condiciones del entorno. Esta capacidad favorece la persistencia de ciertas infecciones y aumenta su tolerancia a los antibióticos, lo que representa un importante desafío para la investigación biomédica.

Para estudiar estos mecanismos, el equipo desarrollará una plataforma basada en optogenética, una tecnología que utiliza estímulos luminosos para activar o desactivar funciones celulares específicas y observar cómo estos cambios repercuten en el comportamiento de una comunidad bacteriana.

“La optogenética permite utilizar la luz como un interruptor para encender o apagar funciones celulares específicas. Nuestra idea es aplicar este principio a comunidades bacterianas, controlando la actividad metabólica de determinadas regiones de un biofilm y observando cómo esto afecta al resto de la comunidad”, explica Larrondo.

El trabajo se relaciona con una línea de investigación que el laboratorio ha denominado “optoecología”, enfocada en utilizar herramientas optogenéticas para estudiar y controlar las interacciones entre microorganismos, como sus dinámicas de cooperación y competencia.

A través de esta nueva plataforma, los científicos esperan intervenir en esos procesos con una precisión espacial y temporal que las técnicas convencionales no permiten alcanzar. El objetivo es comprender cómo se organizan estas comunidades y qué consecuencias tiene modificar la actividad de sus distintas regiones.

“Lo interesante es que no todas las bacterias dentro de estas comunidades se comportan de la misma manera. Nuestra investigación busca entender cómo esa diversidad metabólica contribuye a las propiedades colectivas del biofilm y qué ocurre cuando, mediante el uso de luz, modulamos sus características. Esto eventualmente podría revelar nuevas estrategias para combatir estas infecciones”, señala el investigador.

El desafío de comprender la evolución de las comunidades bacterianas

Otro de los aspectos que abordará el equipo será el efecto de los ciclos alternados de cooperación y escasez de nutrientes en las comunidades bacterianas. En particular, buscarán determinar cómo estas condiciones pueden modificar sus características y composición a lo largo de distintas generaciones.

“Este reconocimiento es especialmente significativo porque se trata de la primera versión de un concurso que apuesta por proyectos innovadores e interdisciplinarios. En nuestro caso, nos permitirá combinar experiencias complementarias en optogenética y microbiología clínica, explorar nuevas preguntas y consolidar una colaboración que puede proyectarse mucho más allá de estos dos años”, destaca Larrondo.

La distinción también representa un reconocimiento al trabajo científico desarrollado en Chile y a las posibilidades de generar investigaciones con alcance internacional mediante la colaboración entre disciplinas.

“Este reconocimiento refleja la calidad y competitividad de la ciencia que se realiza en Chile, así como nuestra capacidad de generar propuestas innovadoras y colaborativas con proyección internacional. Para iBio, representa además una validación de nuestra apuesta por la investigación interdisciplinaria e innovadora”, sostiene el director ejecutivo del instituto.

Durante los próximos dos años, uno de los principales retos será desarrollar sistemas optogenéticos robustos en Pseudomonas aeruginosa, que permitan controlar con precisión procesos biológicos relevantes para comprender el funcionamiento de esta bacteria.

Si bien la investigación se encuentra en una etapa inicial, sus resultados podrían aportar nuevos conocimientos sobre los mecanismos que favorecen las infecciones persistentes y abrir posibilidades para explorar estrategias alternativas frente a estos microorganismos, además de ampliar las aplicaciones de la optogenética en el campo de la microbiología.