Nahiara Garmendia Antoñana, investigadora predoctoral de la  Unidad de Patogénesis Microbiana de Navarrabiomed, realizará la lectura de su tesis doctoral por la Universidad Pública de Navarra (UPNA) el viernes, 23 de octubre, a las 11:00h en el salón de actos de Navarrabiomed. El trabajo doctoral, que lleva por título “Mechanisms of adaptation of Staphylococcus aureus to the infection environment”, ha sido desarrollado en Navarrabiomed bajo la dirección de Iñigo Lasa Uzcudun, investigador principal de la Unidad de Patogénesis Microbiana de Navarrabiomed. 

El reto principal de esta tesis surge de la extraordinaria capacidad de adaptación de Staphylococcus aureus, uno de los patógenos bacterianos más exitosos y difíciles de erradicar debido a su resistencia a los antibióticos. Esta capacidad se basa en su gran plasticidad genética, impulsada por la transferencia genética horizontal (adquisición de genes de otras bacterias), y en complejas redes de regulación, como los sistemas de dos componentes (conocido como TCS, siglas de la denominación en inglés: Two-Component Systems), que actúan como la interfaz principal para percibir y responder a los estímulos del entorno. Ante la creciente escasez de opciones terapéuticas, el desafío consiste en comprender los mecanismos moleculares y evolutivos de esta adaptación para, paradójicamente, utilizar esas mismas vías en el desarrollo de terapias antimicrobianas de precisión.


Fases e hitos de la investigación 

El trabajo doctoral de Nahiara Garmendia ha abordado la biología de Staphylococcus aureus integrando la evolución de sus redes de percepción sensorial y el diseño de nuevas terapias genéticas. 

En los primeros capítulos de la tesis denominados, Evolución y adaptación, se expone cómo mediante ensayos de evolución experimental in vivo, se ha reconstruido cómo la bacteria integra funcionalmente sistemas regulatorios heterólogos (TCS) adquiridos de otras especies. La investigación ha demostrado que la principal barrera evolutiva es la compatibilidad del promotor genético; una vez superada esta barrera arquitectónica, basta una única mutación en la quinasa sensora para activar la vía de señalización. Además, se ha constatado que cuanta más complejidad y variedad de sensores naturales tiene la bacteria, más caminos distintos encuentra para mutar y adaptarse al estrés.

A continuación, en el tercer capítulo se detalla el control y la terapia. En la vertiente biotecnológica, se aplica ingeniería genética para diseñar islas cromosómicas inducibles por fagos (ePICIs) capaces de infectar a Staphylococcus aureus y administrar módulos CRISPR-Cas9 dirigidos contra regiones esenciales del cromosoma bacteriano cortándolo irreversiblemente. Estos elementos genéticos actúan como vectores no replicativos y son considerados como "caballos de Troya". En el modelo de infección in vivo (mastitis murina), estas ePICIs han demostrado una eficacia bactericida comparable a la de la vancomicina, superando incluso las diferencias de susceptibilidad que generaban los distintos tipos de biopelículas (biofilms) de la matriz extracelular in vitro.

Esta tesis establece un puente sólido entre la biología evolutiva bacteriana y la biotecnología traslacional. Por un lado, desvela los principios fundamentales que rigen cómo los patógenos integran nuevas redes regulatorias, lo que permite predecir y comprender mejor la diversificación evolutiva de las superbacterias. Por otro lado, valida las ePICIs diseñadas con CRISPR como una plataforma antimicrobiana no replicativa segura, versátil y con probada eficacia in vivo, proporcionando una estrategia innovadora y viable para combatir el grave problema clínico de las infecciones por Staphylococcus aureus multirresistente.


Difusión de resultados 

Parte de los resultados de esta investigación se han registrado y protegido como patente. Además, se han publicado en febrero de 2026 en la revista npj Biofilms and Microbiomes y se han presentado en varios congresos científicos: The New Microbiology (Spetses, Grecia 2025), Synthetic phage-inducible chromosomal islands efficiency depends on biofilm (Cardiff, Reino Unido 2025), Reunión del Grupo de microbiología molecular (Granada, 2022; Burgos, 2023 y Madrid, 2024). 

Nahiara Garmendia ha contado con financiación del Programa nacional de Formación de Personal investigador (FPI) del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades para el desarrollo de su tesis doctoral. Además, ha desarrollado una estancia en la Universidad de St. Andrew's de Reino Unido.