Clostridioides difficile es un patógeno bacteriano anaeróbico formador de esporas capaz de infligir daños graves al tracto gastrointestinal (GI) humano mediante la producción de toxinas. C. difficile es responsable de casi medio millón de casos al año, con ~30,000 muertes (CDC, 2015). El tratamiento de la infección por C. difficile (ICD) añade un coste significativo al ya sobrecargado sistema sanitario (~4.800 millones de dólares)1,2,3. Las personas con mayor riesgo son las inmunosupresoras, las expuestas a antibióticos y/o las personas mayores, todas poblaciones que continúan expandiéndose significativamente tanto en los EE. UU. como en todo el mundo 4,5,6,7.
La C. difficile depende en gran medida del estado de la microbiota gastrointestinal del huésped y, como tal, el tratamiento con antibióticos es un factor predisponente clave para la ICD. La identificación de aislados clínicos de C. difficile resistentes a antibióticos complica aún más el tratamiento 8,9,10. Además, entre el 15% y el 30% de los pacientes tratados con antibióticos para la ICD fracasarán en el tratamiento inicial 5,11,12,13,14,15,16. Una vez que un paciente experimenta un episodio de recurrencia, la probabilidad de episodios de recurrencia aumenta al 45-64% (escalada de recurrencia) y se acompaña de un mayor riesgo de nuevos fracasos del tratamiento16,17. Es importante destacar que la mayoría de los casos de recaída de ICD son causados por la cepa original que estableció el primer episodio de infección en el huésped18,19, lo que sugiere una colonización continua por C. difficile incluso después de un tratamiento exitoso. Si bien se ha demostrado que las esporas persisten en el tracto gastrointestinal y provocan recaídas en modelos ex vivo y murinos20, las biopelículas de C. difficile y su papel en la enfermedad y la recaída están poco exploradas. Las biopelículas son comunidades microbianas protegidas por una matriz extracelular autoproducida, característica que las hace altamente recalcitrantes a las agresiones ambientales como el tratamiento con antibióticos y las respuestas inmunes21. Además, la formación de biopelículas es un factor de virulencia significativo 22,23,24,25 y en infecciones bacterianas, como las causadas por Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa, las biopelículas son clave en la recurrencia y manifestaciones crónicas 26,27. Recientemente, las biopelículas de C. difficile han sido sugeridas como un reservorio de infecciones recurrentes 28,29,30 y, por lo tanto, representan un objetivo de alto valor para el tratamiento y/o prevención de la recurrencia de la ICD.
Los modelos actuales para estudiar las biopelículas de C. difficile incluyen los modelos de biopelículas de colonias31,32, los microfermentadores33, los modelos de intestino quimiomostático34,35 y los sistemas de cultivo líquido que utilizan matraces o placas de pocillos36,37. Todos estos modelos han proporcionado información clave sobre las biopelículas de C. difficile en distintas etapas de desarrollo y en distintos entornos. Sin embargo, algunos de estos modelos (es decir, microfermentadores, modelos intestinales de quimiostatos, biopelículas de colonias) no son adecuados para los esfuerzos de descubrimiento de fármacos. Hasta la fecha, la mayoría de los estudios relacionados con los esfuerzos de descubrimiento de fármacos se han centrado en el estilo de vida planctónico de C. difficile 38,39,40,41. Por lo tanto, el protocolo descrito aquí tiene como objetivo adaptar, estandarizar y validar el modelo existente de biopelícula de placa de 96 pocillos con el objetivo de desarrollar una plataforma para bibliotecas de cribado para identificar moléculas reposicionables con la capacidad de matar biopelículas de C. difficile establecidas (24 horas de antigüedad). La validación del protocolo se llevó a cabo comparando las capacidades de formación de biopelículas entre una cepa adaptada en laboratorio (630 Δerm) y un aislado clínico epidémico (cepa UK1 aislada durante un brote de 2006 en el Hospital Stoke-Mandeville en el Reino Unido42). La formación de biopelículas se cuantificó utilizando el ensayo clásico de violeta cristalino para medir la biomasa y un ensayo metabólico para medir la viabilidad de las biopelículas. Se identificaron diferencias significativas en la capacidad de formación de biopelículas entre las cepas, lo que sugiere posibles implicaciones clínicas. Además, el ensayo se utilizó para determinar los perfiles de susceptibilidad a los antibióticos de las biopelículas establecidas. Por último, como prueba de concepto, se seleccionó la caja de Prioridad de Salud Global de Medicines for Malaria Venture (MMV), una organización sin fines de lucro enfocada en descubrir nuevas terapias contra enfermedades desatendidas como la malaria, para identificar compuestos con actividad contra biopelículas establecidas de C. difficile. El protocolo descrito aquí adapta y valida un ensayo clásico de biopelícula para su uso como plataforma de cribado de fármacos dirigidos a biopelículas maduras.