Encontrar nuevos antibióticos es uno de los mayores retos a los que se enfrenta la ciencia en la actualidad, desde que hace alrededor de 40 años no se ha podido introducir uno nuevo en el mercado. Afortunadamente, las bacterias que habitan en los lugares más remotos, como cuevas, minas de azufre, salares o lugares extremadamente fríos o calientes, podrían ser fuente de estos medicamentos.
Esto es importante, pues la resistencia a los antimicrobianos ha ido en ascenso y hoy es la causa de muerte de 1.2 millones de personas al año alrededor del mundo.
Hallar moléculas que puedan combatir a microorganismos resistentes o aquellos contra los que aún no se ha encontrado una cura es una misión trascendental.
Con esto en mente, Cuauhtémoc Licona, director del Centro de Biotecnología FEMSA junto a un equipo de microbiólogos –biólogos especializados en el estudio de microorganismos– se han dedicado a visitar lugares poco comunes para buscar bacterias que produzcan sustancias que eventualmente podrían convertirse en nuevos antibióticos, tratamientos o pesticidas.
“Si voy a buscar bacterias en suelos raros, ahí voy a tener más posibilidad de descubrir algo nuevo”, dice Licona.
El indagar en sitios poco explorados se debe a que en ellos las condiciones ambientales suelen ser difíciles, por lo que los organismos que los habitan deben producir sustancias que les ayuden a sobrevivir.
Después de encontrarlas, este grupo de científicos analiza su ADN para obtener su secuencia genética. Posteriormente buscan en ella genes asociados a compuestos con actividad biológica que tengan aplicación para resolver alguna problemática humana.
Bacterias raras de lugares poco explorados
Aunque suene contraintuitivo buscar antibióticos en los organismos a los que se quiere eliminar, entender las dinámicas de las poblaciones de distintas especies bacterianas, así como su contexto ecológico, le da sentido a esta idea.
Como todo organismo, las bacterias que viven en el suelo o en algún sustrato compiten con otros por los recursos que necesitan para vivir, por lo que muchas sintetizan compuestos que evitan que otras crezcan, eliminando así la competencia.
“Las bacterias que producen antibióticos, o cosas que matan a otras bacterias u organismos, evolutivamente también tienen la capacidad de resistir a esas moléculas para no morir”, explica el científico.
Estas no son las únicas moléculas que pueden servirnos, pues estos microorganismos también producen otras sustancias que les permiten aprovechar los pocos recursos que tienen disponibles de la mejor manera posible.
La idea de buscar microorganismos en lugares poco explorados para encontrar este tipo de compuestos no es nueva. En las décadas de los 50 y 60, esa fue la consigna responsable del hallazgo de muchos antibióticos que hoy en día utilizamos.
“Fue la época de oro de los antibióticos”, cuenta el investigador. Sin embargo, esos lugares eventualmente comenzaron a ser explorados por muchas personas, dejaron de ser novedosos y los microorganismos que las habitaban fueron completamente agotados.
Esto, junto con otros factores, ha generado el vacío actual en el descubrimiento de nuevos antibióticos. Ante esta situación, Licona y su equipo deben explorar lugares todavía más remotos para aumentar sus probabilidades de encontrar moléculas nuevas.
¿Cómo encontrar moléculas nuevas para uso humano?
Para identificar estas sustancias, el equipo utiliza una metodología que consiste en revisar la literatura científica en busca de referencias a lugares con condiciones ambientales extremas o sumamente peculiares, con el fin de formular hipótesis sobre dónde es probable encontrar bacterias raras.
Después, viajan a esos lugares extraños, toman muestras del suelo y las llevan de regreso al laboratorio.
Hacen extractos hasta aislar a cada bacteria por separado para después extraer su ADN y hacer una secuenciación de genoma completo para dar con pistas de nuevos compuestos bioactivos, conocidos como drug leads en inglés.
“Este tipo de bacterias pueden tener 20, 30 o hasta 40 productos naturales por cada una”, expresa Licona.
Una vez que obtienen la secuencia genética, buscan en las bases de datos de acceso libre aquellos genes que sean similares a los de algún antibiótico, pesticida, medicamento o tratamiento conocido, lo cual se conoce como minería genómica.
Si encuentran genes con un porcentaje bajo de similitud, puede ser indicador de una molécula nueva con la acción deseada.
Para agilizar el proceso, el grupo desarrolló el índice de novedad biosintética (BNI) en el cual comparan los genes que encontraron en las bacterias con estas bases de datos.
“Lo que hace el índice es decirte cuáles genes se han descubierto menos y de los que hay menos referencias en las bases de datos”, dice Licona.
El futuro de la biotecnología aplicada al descubrimiento de nuevas moléculas
Una vez que identifican las moléculas novedosas con potencial para convertirse en un producto útil para la humanidad, las comparten con investigadores clínicos que se dedican a probar si son efectivas en distintos modelos, hasta llegar a una aplicación que se pueda comercializar.
“El camino para encontrar un compuesto y que se use en un antibiótico es muy largo, dura unos 10 o 15 años”, explica el científico.
De acuerdo con Licona, de diez mil moléculas con actividad biológica que se encuentran, solo una logra convertirse en un nuevo medicamento o tratamiento.
Al acotar las moléculas que vale la pena explorar, el trabajo de este grupo de investigación ayuda a las empresas y laboratorios clínicos a ahorrar tiempo, dinero y esfuerzo.
Actualmente, están buscando moléculas que podrían convertirse en antibióticos nuevos, pesticidas, fertilizantes o tratamientos contra enfermedades raras.
“Tenemos algunas moléculas que les pegan a patógenos muy importantes para la agroindustria o que ayudan a tratar enfermedades como la fibrosis quística o la distrofia muscular de Duchenne”, dice el investigador.
A futuro, Licona y su equipo esperan contribuir a la lucha en contra de la resistencia a los antimicrobianos y muchos otros problemas que pueden tener una solución que nazca de estas bacterias raras.
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