Desvelado el mayor cat¨¢logo de nuevas mol¨¦culas antibi¨®ticas: casi un mill¨®n de compuestos desconocidos

Cuando el franc¨¦s Ernest Duchesne hall¨® la penicilina en 1897 y la redescubri¨® Alexander Fleming en 1928, la salud de la humanidad dio un paso de gigante. Por primera vez, las posibilidades de morir por una infecci¨®n descend¨ªan dr¨¢sticamente. Sin embargo, el uso y abuso de antibi¨®ticos en los ¨²ltimos 100 a?os ha ense?ado a los pat¨®genos microbianos a desarrollar defensas frente a la mejor arma farmacol¨®gica. Cada a?o, seg¨²n The Lancet, casi cinco millones de personas mueren por microorganismos resistentes a los antibi¨®ticos actuales y es imprescindible encontrar nuevas mol¨¦culas efectivas. En esta lucha ineludible, los laboratorios del espa?ol C¨¦sar de la Fuente en la Universidad de Pensilvania y del portugu¨¦s Luis Pedro Coelho en la Universidad de Tecnolog¨ªa de Queensland han descubierto, seg¨²n publican en Cell, la mayor cantera del mundo (863.498 p¨¦ptidos) de antimicrobianos a partir de los cuales se pueden desarrollar nuevos tratamientos.

Los investigadores han recurrido a la inteligencia artificial y al aprendizaje mec¨¢nico (machine learning) para rebuscar en cualquier parte ¡ªen el cuerpo humano (saliva o piel), animales (intestinos de los cerdos o corales), plantas, tierra, agua o seres extintos¡ª una combinaci¨®n de amino¨¢cidos que tengan potencial antibi¨®tico. Es lo que se conoce como materia oscura microbiana, microorganismos que han dejado material gen¨¦tico en cualquier medio, pero que a¨²n no se han cultivado en laboratorio.

Del casi mill¨®n de mol¨¦culas halladas, nueve de cada 10 son in¨¦ditas y han tenido que ser bautizadas, como la lachnospirina y enterococcina, las m¨¢s efectivas. ¡°Nunca se hab¨ªan descrito¡±, resalta De la Fuente. De esa ingente cantidad han conseguido probar un centenar a nivel precl¨ªnico (placas de Petri y ratones) en 11 cepas bacterianas causantes de enfermedades, incluidas cepas resistentes a los antibi¨®ticos de E. coli y Staphylococcus aureus. ¡°Nuestra evaluaci¨®n inicial revel¨® que 63 de estos candidatos erradicaron por completo el crecimiento de, al menos, uno de los pat¨®genos probados y, a menudo, de m¨²ltiples cepas. En algunos casos, estas mol¨¦culas fueron efectivas contra las bacterias en dosis muy bajas¡±, explica el investigador coru?¨¦s, recientemente premiado en su tierra.

En un modelo precl¨ªnico probado en ratones infectados, el tratamiento con los nuevos p¨¦ptidos produjo resultados similares a los efectos de la polimixina B, un antibi¨®tico usado como control y disponible comercialmente que se utiliza para tratar la meningitis, la neumon¨ªa, la sepsis y las infecciones del tracto urinario.

Que ambos investigadores sean biotecn¨®logos ha permitido reducir a meses procesos que tardaban hasta una d¨¦cada. De esta forma, sus equipos analizaron bases de datos de 87.920 genomas de microbios y 63.410 metagenomas (mezclas de estos). Buscaban combinaciones de amino¨¢cidos desconocidas para los pat¨®genos que han desarrollado resistencia a los antibi¨®ticos actuales y responsables de lo que la Organizaci¨®n Mundial de la Salud considera una de las 10 principales amenazas de la humanidad.

El equipo ha publicado todos los hallazgos, agrupados bajo el nombre AMPSphere (esfera de p¨¦ptidos antimicrobianos), en una plataforma de c¨®digo abierto para permitir la investigaci¨®n a partir de sus hallazgos a cualquier entidad interesada en desarrollar nuevos antibi¨®ticos. La idea es superar la tendencia de la industria farmac¨¦utica a centrarse m¨¢s en tratamientos de enfermedades cr¨®nicas, de uso prolongado y m¨¢s rentables.

Llevo toda mi carrera dedicada a los antibi¨®ticos, porque es una de las ¨¢reas que tiene menos inversi¨®n y que mata a m¨¢s gente en el mundo. Simplemente, mi sue?o es intentar ayudar a la humanidad, salvar vidas. Y para m¨ª es lo m¨¢s importante, m¨¢s que ganar dinero

C¨¦sar de la Fuente, Universidad de Pensilvania

¡°Llevo toda mi carrera dedicada a los antibi¨®ticos, porque es una de las ¨¢reas que tiene menos inversi¨®n y que mata a m¨¢s gente en el mundo. Simplemente, mi sue?o es intentar ayudar a la humanidad, salvar vidas. Y para m¨ª es lo m¨¢s importante, m¨¢s que ganar dinero¡±, afirma De la Fuente, quien promueve la creaci¨®n de una empresa surgida de su laboratorio en la Universidad de Pensilvania para acelerar los desarrollos de nuevos antibi¨®ticos.

¡°Hay una necesidad urgente de nuevos m¨¦todos para el descubrimiento de antibi¨®ticos. Usar la inteligencia artificial para comprender y aprovechar el poder del microbioma mundial nos lleva a investigaciones innovadoras que mejoran la salud p¨²blica¡±, a?ade Coelho, cuya colaboraci¨®n ha sido, en opini¨®n de De la Fuente, extraordinaria.

¡°Estamos orgullosos de esta investigaci¨®n porque creemos que es el proyecto de descubrimiento de antibi¨®ticos m¨¢s grande que se ha escrito en cuanto a la cantidad de informaci¨®n biol¨®gica que hemos explorado y la de mol¨¦culas que hemos encontrado nuevas. Es una representaci¨®n muy completa de toda la incre¨ªble diversidad microbiana que existe¡±, resalta el investigador gallego.

De la Fuente detalla c¨®mo el hallazgo procede de una novedosa forma de aproximarse al problema global y urgente de la resistencia a los antibi¨®ticos: ¡°Yo pienso en la biolog¨ªa como una fuente de informaci¨®n en forma de ADN, de nucle¨®tidos, de prote¨ªnas o de amino¨¢cidos. Con los ordenadores podemos entrar como con una lupa y explorar toda esa diversidad oculta al ojo humano y codificada de forma tan compleja e ingente¡±.

Con modelos mucho m¨¢s humildes, otros investigadores trabajan en la misma direcci¨®n y bajo la misma premisa: la lucha contra una amenaza global. Una investigaci¨®n en The Microbe, ha analizado las comunidades bacterianas y de arqueas (organismos procariotas que tienen apariencia de bacterias) en los ba?os romanos de la ciudad brit¨¢nica de Bath. ¡°Esta es una investigaci¨®n muy emocionante. La resistencia a los antimicrobianos es reconocida como una de las amenazas m¨¢s importantes para la salud mundial y la b¨²squeda de nuevos productos naturales antimicrobianos se est¨¢ acelerando. Nuestro estudio ha desvelado, por primera vez, que algunos de los microorganismos presentes en las Termas Romanas son una fuente potencial de nuevos descubrimientos antimicrobianos. Las termas romanas han sido consideradas medicinales durante mucho tiempo y ahora, gracias a los avances de la ciencia moderna, descubrimos que los romanos y otros ten¨ªan raz¨®n¡±, comenta Lee Hutt, autor principal del trabajo e investigador de la Universidad de Plymouth.

Otra l¨ªnea de investigaci¨®n se dirige no solo a descubrir nuevos antibi¨®ticos, sino que estos no impliquen efectos indeseados. El tratamiento con la conocida amoxicilina y clindamicina provoca cambios en la estructura general de las poblaciones bacterianas en el intestino, disminuyendo la abundancia de varios grupos microbianos beneficiosos, seg¨²n detalla un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign en Nature. Los investigadores han probado en ratones un nuevo antibi¨®tico. ¡°La lolamicina¡±, como se denomina el nuevo compuesto, ¡°no causa ning¨²n cambio dr¨¢stico en la composici¨®n taxon¨®mica en el transcurso del tratamiento de tres d¨ªas o la recuperaci¨®n de los siguientes 28 d¨ªas¡±, sostienen los investigadores.

[Esta noticia se public¨® por error una hora antes de que desembargara el estudio de Cell. Se borr¨® su contenido y se volvi¨® a publicar completa a la hora correcta]

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