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La batalla bacteriana genera nuevos antibióticos
Los científicos del MIT alentaron a las bacterias a producir un antibiótico novedoso enfrentándolas a un enemigo microbiano. El compuesto recién descubierto puede matar H. pylori , bacteria relacionada con las úlceras de estómago. El enfoque podría proporcionar una nueva forma de descubrir nuevos antibióticos y arrojar luz sobre cómo y cuándo las bacterias producen estos compuestos tóxicos.
Batalla bacteriana: Los científicos han descubierto un nuevo antibiótico, aislado de la bacteria Rhodococcus fascians. Cuando se gotea sobre un disco de papel (blanco) en medio de un plato lleno de otras bacterias (naranja), el nuevo antibiótico mata las bacterias.
El laboratorio es un lugar dócil si eres una bacteria: no tienes que luchar por un cristal de azúcar, dice Philip Lessard, biólogo molecular del MIT que colaboró en el trabajo. Entonces, tal vez no los estamos viendo escupiendo compuestos de guerra química como lo harían normalmente.
La resistencia a los antibacterianos, cuando las bacterias se vuelven invencibles a un medicamento en particular, se está convirtiendo en una gran crisis en los hospitales estadounidenses. Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, aproximadamente dos millones de estadounidenses contraen infecciones cada año en los hospitales, 90.000 de las cuales son mortales. Aproximadamente el 70 por ciento de esas infecciones son resistentes al menos a un tipo de antibiótico.
Los científicos de todo el mundo están buscando formas de producir nuevos antibióticos. Algunos proyectos implican la fusión de fármacos existentes en moléculas nuevas y potentes, mientras que otros enfoques se centran en diseñar nuevos fármacos que se dirijan a mecanismos específicos de resistencia microbiana. Pero los estudios de secuenciación recientes sugieren que las bacterias poseen un pozo sin explotar de nuevos antibióticos que no producen en condiciones normales de laboratorio, por lo que permanecen ocultos para los científicos durante décadas.
Científicos que trabajan en Anthony Sinskey El laboratorio del MIT secuenció el genoma de una cepa de bacterias que viven en el suelo conocida como Rhodococcus fascians . Se sorprendieron al descubrir que este organismo, no conocido por sus poderes de producción de antibióticos, albergaba una serie de genes implicados en el metabolismo de compuestos similares a los antibióticos. (En la naturaleza, las bacterias producen antibióticos como mecanismo de supervivencia, para hacerse un hueco en el abarrotado mundo microbiano).
Mientras Rhodococcus parecían genéticamente capaces de producir los compuestos, los organismos no lo hicieron en el laboratorio, es decir, hasta que se cultivaron junto con otro tipo de bacteria, llamada Streptomyces , que se encuentran entre los productores de antibióticos más prolíficos del mundo microbiano. El microbiólogo Kazuhiko Kurosawa y sus colegas publicaron su descubrimiento el mes pasado en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense .
El nuevo compuesto, denominado rodostreptomicina, pertenece a una clase de antibióticos conocidos como aminoglucósidos, que incluyen la neomicina, que se utiliza en muchas cremas de primeros auxilios, y la estreptomicina, un fármaco contra la tuberculosis. Si bien no está claro si el medicamento sería apropiado para uso clínico, las primeras pruebas muestran que puede matar H. pylori , bacteria relacionada con las úlceras de estómago, y puede sobrevivir en ambientes altamente ácidos como el del estómago. La molécula también parece contener un componente estructural novedoso, que podría proporcionar un punto de partida para los químicos interesados en diseñar nuevos fármacos. Esto abre un nuevo dominio en el espacio de la diversidad química, dice Lessard.
Los científicos aún no saben exactamente cómo Rhodococcus La cepa adquirió la capacidad de producir esta nueva toxina. Solo uno de varios frascos de Rhodococcus creciendo con el enemigo Streptomyces produjo el antibiótico. Kurosawa y sus colegas descubrieron que la cepa productora de fármacos contiene una gran parte de ADN del otro organismo. Si bien investigaciones anteriores sugieren que el intercambio de ADN entre bacterias es bastante común (se cree que es la base de la capacidad de las bacterias para desarrollar rápidamente la resistencia a los medicamentos), el intercambio ha sido difícil de observar de primera mano. En este caso, el proceso queda atrapado en el acto y se pueden ver las consecuencias, dice Jon Clardy , químico de la Facultad de Medicina de Harvard, en Boston.
El trabajo ha despertado el entusiasmo de los científicos que desarrollan nuevos antibióticos porque el método podría proporcionar una nueva forma de descubrir las capacidades ocultas de producción de antibióticos de diferentes tipos de bacterias. Los avances en la tecnología de secuenciación ahora hacen posible ver cómo la diversidad de antibióticos conocidos proviene del intercambio de genes, dice Michael Fischbach, genetista microbiano del Broad Institute, en Cambridge, MA. Fischbach está supervisando un proyecto para secuenciar 16 cepas del Streptomyces , en el que los científicos probarán métodos similares para obtener nuevos fármacos.
Investigaciones de secuenciación anteriores sugieren que algunas cepas tienen la capacidad genética de producir de 20 a 30 antibióticos diferentes, pero cuando se cultivan por sí solas en cómodas condiciones de laboratorio, producen solo dos o tres. ¿Dónde está el otro 90 por ciento? pregunta Fischbach. Creo que el enfoque [de Kurosawa] es la forma correcta de explorar esto.
Todavía no está claro si el fragmento de ADN intercambiado contiene genes del antibiótico en sí o si activa un mecanismo regulador que advierte Rhodococcus de bacterias invasoras, activando un mecanismo inherente pero a menudo silencioso para producir toxinas. Hasta ahora, los investigadores han secuenciado solo la mitad del inserto de ADN; esperan secuenciar la otra mitad pronto.