El cient¨ªfico que ¡®resucita¡¯ mol¨¦culas de neandertales para encontrar nuevos antibi¨®ticos

¡°En 10 o 20 a?os estaremos muriendo por infecciones de bacterias resistentes a los antibi¨®ticos¡±, afirma la genetista Edith Heard. La Organizaci¨®n Mundial de la Salud (OMS) lleva a?os alertando sobre la plaga de microorganismos que eluden a los f¨¢rmacos existentes y matar¨¢n cada a?o a 10 millones de personas en todo el mundo, m¨¢s de los que fallecen por c¨¢ncer. En esta batalla de dimensiones gigantescas anda C¨¦sar de la Fuente, premio Princesa de Girona de investigaci¨®n cient¨ªfica y profesor de bioingenier¨ªa en la Universidad de Pensilvania (EE UU). Sus armas son la inteligencia artificial y la experiencia de su equipo de investigaci¨®n, Machine Biology, capaz de detectar miles de mol¨¦culas con potencial antibacteriano. Las buscan en compuestos naturales, como el veneno de las avispas, o en el mapa general de prote¨ªnas del cuerpo. Y, ahora, en nuestros ancestros neandertales y denisovanos, que le han servido para ¡°resucitar¡± mol¨¦culas perdidas por el Homo sapiens en su evoluci¨®n.

En el cuerpo hay m¨¢s c¨¦lulas bacterianas que humanas. Entre las aptitudes m¨¢s relevantes de las bacterias, los organismos m¨¢s abundantes del planeta y responsables desde generar la placa dental hasta de mantener la fertilidad de la tierra, est¨¢ su capacidad de desarrollar resistencias a los antibi¨®ticos. Y de este modo, convertirse en una amenaza para millones de personas.

El equipo de De la Fuente rebusca compuestos para responder a este desaf¨ªo. Lo ha hecho en el proteoma, el conjunto completo de prote¨ªnas en el cuerpo, donde ha descubierto 2.603 p¨¦ptidos (mol¨¦culas formadas por amino¨¢cidos) con funciones biol¨®gicas no relacionadas con el sistema inmunol¨®gico y que, sin embargo, poseen actividad antiinfecciosa.

De la Fuente, coru?¨¦s de 37 a?os, incluido en la lista de los 50 espa?oles m¨¢s galardonados y distinguido entre los mejores investigadores por la Sociedad Estadounidense de Qu¨ªmica y el Instituto de Tecnolog¨ªa de Massacuhssets, explica c¨®mo se han fijado en lo que denomina desextinci¨®n, la recuperaci¨®n de compuestos del pasado que ya no existen. ¡°Hab¨ªamos desarrollado un algoritmo para explorar el proteoma humano como una fuente de antibi¨®ticos y encontramos muchas de esas secuencias que llamamos p¨¦ptidos encriptados. Eso nos llev¨® a pensar que estas secuencias se hab¨ªan producido a lo largo de la evoluci¨®n y cumpl¨ªan un papel en el sistema inmune para defendernos de agentes invasores o infecciosos como las bacterias¡±, explica el cient¨ªfico. ¡°Entonces decidimos investigar el proteoma de nuestros antepasados m¨¢s cercanos, que son los neandertales y los denisovanos¡±, a?ade.

El proteoma base era p¨²blico gracias a las investigaciones sobre ADN ancestral que culminaron el pasado a?o con el Nobel a Svante P??bo por desvelar la gen¨¦tica de humanos extintos. ¡°Lo que hicimos¡±, detalla el investigador espa?ol, ¡°fue desarrollar un algoritmo para explorar estos datos, esos proteomas humanos para ver si pod¨ªamos encontrar antibi¨®ticos codificados en las prote¨ªnas¡±.

De la Fuente explica que es una idea inspirada por Parque Jur¨¢sico. ¡°El concepto de la pel¨ªcula era traer de vuelta a la vida organismos enteros: dinosaurios. Pero eso tiene muchos problemas ¨¦ticos, ecol¨®gicos y t¨¦cnicos. Hoy no tenemos suficiente informaci¨®n gen¨®mica como para resucitar un dinosaurio. A nosotros se nos ocurri¨® el concepto de desextinci¨®n molecular: en vez de un organismo entero, intentar traer de vuelta a la vida mol¨¦culas del pasado para hacer frente a problemas del presente, como la resistencia a los antibi¨®ticos¡±.

A nosotros se nos ocurri¨® el concepto de desextinci¨®n molecular: en vez de un organismo entero, intentar traer de vuelta a la vida mol¨¦culas del pasado para hacer frente a problemas del presente

C¨¦sar de la Fuente, biotecn¨®logo de la Universidad de Pensilvania

La investigaci¨®n, publicada en Cell Host & Microbe y rese?ado por Nature, emplea informaci¨®n gen¨®mica y prote¨®mica de ADN mitocondrial para hallar, con la ayuda del algoritmo dise?ado por el equipo y con la aplicaci¨®n de inteligencia artificial, mol¨¦culas que pod¨ªan ser potenciales antibi¨®ticos.

¡°El momento m¨¢s fascinante¡±, relata De la Fuente, ¡°fue cuando hicimos la resurrecci¨®n de estas mol¨¦culas usando un m¨¦todo que se llama s¨ªntesis qu¨ªmica en fase s¨®lida¡±. ¡°A partir del c¨®digo que nos da el ordenador sobre amino¨¢cidos con capacidad antibi¨®tica, hacemos que las m¨¢quinas los sinteticen qu¨ªmicamente¡±, a?ade.

La verificaci¨®n experimental lleg¨® cuando expusieron sus mol¨¦culas resucitadas (cuatro p¨¦ptidos de Homo sapiens, uno de Homo neanderthalensis y uno de denisovano) en placas de Petri (recipientes de laboratorio) y en ratones afectados por la bacteria Acinetobacter baumannii, una causa com¨²n de infecciones hospitalarias. Los seis mostraron efectos positivos en distinta medida, alguno con una eficacia similar a la de antibi¨®ticos convencionales actuales.

¡°Las dosis utilizadas fueron extremadamente altas, pero la idea es interesante¡±, matiza para Nature Nathanael Gray, bi¨®logo qu¨ªmico de la Universidad de Stanford en California y ajeno a la investigaci¨®n. Gray duda de un efecto inmediato en el desarrollo de f¨¢rmacos a partir de compuestos extintos.

Sin embargo, De la Fuente cree que el objetivo de la investigaci¨®n no es solo encontrar nuevos antibi¨®ticos, sino ¡°la nueva manera de pensar en c¨®mo descubrir nuevas mol¨¦culas usando informaci¨®n de organismos extintos¡±. ¡°La desextinci¨®n molecular nos puede ayudar a abrir nuevos espacios que no hab¨ªamos explorado anteriormente y esto quiere decir que, quiz¨¢s, podamos encontrar una biolog¨ªa de nuestros antepasados con la que aprender m¨¢s sobre nosotros mismos y sobre el potencial de algunas mol¨¦culas¡±, a?ade.

Euan Ashley, experto en gen¨®mica y salud de precisi¨®n de la Universidad de Stanford en California, coincide: ¡°Sumergirse en el genoma humano arcaico es un enfoque interesante y potencialmente ¨²til¡±.

El equipo del investigador espa?ol lleva media d¨¦cada buceando all¨ª donde cree que puede encontrar una nueva arma fundamental para la salud humana: en el pasado y en el presente, en humanos o en otros ¨¢mbitos de la naturaleza. Un ejemplo es el hallazgo de material biol¨®gico potencialmente beneficioso en el veneno de la avispa solitaria Eumenes micado, una investigaci¨®n publicada en Cell Reports Physical Science.

¡°Los venenos son una fuente muy poco explorada de potenciales medicinas o mol¨¦culas con funcionalidades interesantes. Llevamos unos a?os ya mirando en distintos venenos para reprogramarlos y remover o eliminar la toxicidad para aprovechar la capacidad antibi¨®tica¡±, explica De la Fuente.

La clave es la combinaci¨®n de las herramientas de inteligencia artificial con la rob¨®tica biotecnol¨®gica y la experiencia y conocimientos del Machine Biology Group. ¡°Hace un lustro¡±, a?ade el cient¨ªfico, ¡°el tiempo medio para descubrir un antibi¨®tico era de tres o seis a?os. Ahora, en horas o en d¨ªas, podemos descubrir miles¡±.

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