Desvelado el mayor catálogo de nuevas moléculas antibióticas: casi un millón de compuestos desconocidos

Cuando el francés Ernest Duchesne halló la penicilina en 1897 y la redescubrió Alexander Fleming en 1928, la salud de la humanidad dio un paso de gigante. Por primera vez, las posibilidades de morir por una infección descendían drásticamente. Sin embargo, el uso y abuso de antibióticos en los últimos 100 años ha enseñado a los patógenos microbianos a desarrollar defensas frente a la mejor arma farmacológica. Cada año, según The Lancet, casi cinco millones de personas mueren por microorganismos resistentes a los antibióticos actuales y es imprescindible encontrar nuevas moléculas efectivas. En esta lucha ineludible, los laboratorios del español César de la Fuente en la Universidad de Pensilvania y del portugués Luis Pedro Coelho en la Universidad de Tecnología de Queensland han descubierto, según publican en Cell, la mayor cantera del mundo (863.498 péptidos) de antimicrobianos a partir de los cuales se pueden desarrollar nuevos tratamientos.

Los investigadores han recurrido a la inteligencia artificial y al aprendizaje mecánico (machine learning) para rebuscar en cualquier parte —en el cuerpo humano (saliva o piel), animales (intestinos de los cerdos o corales), plantas, tierra, agua o seres extintos— una combinación de aminoácidos que tengan potencial antibiótico. Es lo que se conoce como materia oscura microbiana, microorganismos que han dejado material genético en cualquier medio, pero que aún no se han cultivado en laboratorio.

Del casi millón de moléculas halladas, nueve de cada 10 son inéditas y han tenido que ser bautizadas, como la lachnospirina y enterococcina, las más efectivas. “Nunca se habían descrito”, resalta De la Fuente. De esa ingente cantidad han conseguido probar un centenar a nivel preclínico (placas de Petri y ratones) en 11 cepas bacterianas causantes de enfermedades, incluidas cepas resistentes a los antibióticos de E. coli y Staphylococcus aureus. “Nuestra evaluación inicial reveló que 63 de estos candidatos erradicaron por completo el crecimiento de, al menos, uno de los patógenos probados y, a menudo, de múltiples cepas. En algunos casos, estas moléculas fueron efectivas contra las bacterias en dosis muy bajas”, explica el investigador coruñés, recientemente premiado en su tierra.

En un modelo preclínico probado en ratones infectados, el tratamiento con los nuevos péptidos produjo resultados similares a los efectos de la polimixina B, un antibiótico usado como control y disponible comercialmente que se utiliza para tratar la meningitis, la neumonía, la sepsis y las infecciones del tracto urinario.

Que ambos investigadores sean biotecnólogos ha permitido reducir a meses procesos que tardaban hasta una década. 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 aminoácidos desconocidas para los patógenos que han desarrollado resistencia a los antibióticos actuales y responsables de lo que la Organización 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 péptidos antimicrobianos), en una plataforma de código abierto para permitir la investigación a partir de sus hallazgos a cualquier entidad interesada en desarrollar nuevos antibióticos. La idea es superar la tendencia de la industria farmacéutica a centrarse más en tratamientos de enfermedades crónicas, de uso prolongado y más rentables.

Llevo toda mi carrera dedicada a los antibióticos, porque es una de las áreas que tiene menos inversión y que mata a más gente en el mundo. Simplemente, mi sueño es intentar ayudar a la humanidad, salvar vidas. Y para mí es lo más importante, más que ganar dinero

César de la Fuente, Universidad de Pensilvania

“Llevo toda mi carrera dedicada a los antibióticos, porque es una de las áreas que tiene menos inversión y que mata a más gente en el mundo. Simplemente, mi sueño es intentar ayudar a la humanidad, salvar vidas. Y para mí es lo más importante, más que ganar dinero”, afirma De la Fuente, quien promueve la creación de una empresa surgida de su laboratorio en la Universidad de Pensilvania para acelerar los desarrollos de nuevos antibióticos.

“Hay una necesidad urgente de nuevos métodos para el descubrimiento de antibióticos. Usar la inteligencia artificial para comprender y aprovechar el poder del microbioma mundial nos lleva a investigaciones innovadoras que mejoran la salud pública”, añade Coelho, cuya colaboración ha sido, en opinión de De la Fuente, extraordinaria.

“Estamos orgullosos de esta investigación porque creemos que es el proyecto de descubrimiento de antibióticos más grande que se ha escrito en cuanto a la cantidad de información biológica que hemos explorado y la de moléculas que hemos encontrado nuevas. Es una representación muy completa de toda la increíble diversidad microbiana que existe”, resalta el investigador gallego.

De la Fuente detalla cómo el hallazgo procede de una novedosa forma de aproximarse al problema global y urgente de la resistencia a los antibióticos: “Yo pienso en la biología como una fuente de información en forma de ADN, de nucleótidos, de proteínas o de aminoácidos. 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 más humildes, otros investigadores trabajan en la misma dirección y bajo la misma premisa: la lucha contra una amenaza global. Una investigación en The Microbe, ha analizado las comunidades bacterianas y de arqueas (organismos procariotas que tienen apariencia de bacterias) en los baños romanos de la ciudad británica de Bath. “Esta es una investigación muy emocionante. La resistencia a los antimicrobianos es reconocida como una de las amenazas más importantes para la salud mundial y la búsqueda de nuevos productos naturales antimicrobianos se está 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 tenían razón”, comenta Lee Hutt, autor principal del trabajo e investigador de la Universidad de Plymouth.

Otra línea de investigación se dirige no solo a descubrir nuevos antibióticos, 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, según detalla un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign en Nature. Los investigadores han probado en ratones un nuevo antibiótico. “La lolamicina”, como se denomina el nuevo compuesto, “no causa ningún cambio drástico en la composición taxonómica en el transcurso del tratamiento de tres días o la recuperación de los siguientes 28 días”, sostienen los investigadores.

[Esta noticia se publicó por error una hora antes de que desembargara el estudio de Cell. Se borró su contenido y se volvió a publicar completa a la hora correcta]

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