Debido a su complejidad estructural, los biofilms exhiben microambientes internos muy heterogéneos definidos por gradientes de nutrientes y productos metabólicos. Allí, las bacterias adaptan su fisiología a las condiciones de su entorno, lo que conlleva a la estratificación de los biofilms en regiones con características fisiológicas muy distintas. Nuestros trabajos sugieren que esta estratificación fisiológica no sólo representaría una división de tareas dónde subpoblaciones celulares se especializan localmente en la realización
de tareas específicas, como, por ejemplo, la producción de matriz, sino que también dotaría a las subpoblaciones de diferentes capacidades para afrontar situaciones de estrés, como los tratamientos antibióticos. Nuestro grupo está interesado en caracterizar esta estratificación fisiológica en biofilms de cepas comensales y patógenas de E. coli y en comprender cómo esta heterogeneidad fisiológica influye en las posibilidades de sobrevida de las bacterias a los antibióticos en función de su ubicación dentro de los biofilms. En particular, nos proponemos esclarecer cómo la heterogeneidad en la producción de componentes de matriz (amiloide curli y fEtN-celulosa), en las respuestas celulares al estrés y en el metabolismo entre subpoblaciones bacterianas influye en la tolerancia antibiótica en biofilms de E. coli. El conocimiento de estos aspectos es crucial para el diseño de terapias que puedan eliminar a todas las subpoblaciones celulares que coexisten en estas comunidades, independientemente de su estado fisiológico y localización espacial.
Atentos a la necesidad de alternativas terapéuticas para procesos infecciosos que involucran la formación de biofilms, estamos también interesados en descubrir compuestos anti-biofilms y caracterizar los mecanismos moleculares que subyacen su acción. En particular, buscamos compuestos que puedan interferir en la producción de las fibras amiloides de curli y de fEtN-celulosa, los componentes de matriz mayoritarios y determinantes del desarrollo estructural de los biofilms de E. coli. Como plataforma experimental para la búsqueda de inhibidores nos concentramos en explorar interacciones microbianas en biofilms. Mientras que las interacciones antagónicas entre microorganismos han sido intensamente explotadas en la búsqueda de antibióticos, es decir, compuestos capaces directamente de matar o inhibir el crecimiento bacteriano, el potencial de estas interacciones como fuentes de compuestos
capaces de modular o interferir otros comportamientos bacterianos, como es la formación de biofilms, ha permanecido prácticamente inexplorado. El uso de compuestos anti-biofilms para el tratamiento de infecciones asociadas a biofilms es crucial, ya que los mismos pueden aumentar considerablemente la eficacia de los antibióticos en terapias combinadas o facilitar la erradicación de la infección por el propio sistema inmunológico del hospedador.