La mayoría de los antibióticos en uso hoy en día se basan en moléculas naturales producidas por bacterias, y dado el aumento de la resistencia a los antibióticos, existe una necesidad urgente de encontrar más. Sin embargo, convencer a las bacterias para que produzcan nuevos antibióticos es una propuesta difícil. La mayoría de las bacterias ganaronno crecen en el laboratorio. E incluso cuando lo hacen, la mayoría de los genes que hacen que produzcan moléculas con propiedades antibióticas nunca se activan.
Sin embargo, los investigadores de la Universidad Rockefeller han encontrado una forma de evitar estos problemas. Mediante el uso de métodos computacionales para identificar qué genes en el genoma de un microbio deberían producir compuestos antibióticos y luego sintetizar esos compuestos ellos mismos, pudieron descubrir dos nuevos antibióticos prometedoressin tener que cultivar una sola bacteria.
El equipo, que fue dirigido por Sean Brady, jefe del Laboratorio de Pequeñas Moléculas Codificadas Genéticamente, comenzó a rastrear bases de datos disponibles públicamente para los genomas de bacterias que residen en el cuerpo humano. Luego utilizaron software informático especializado para escanear cientos deesos genomas para grupos de genes que probablemente producirían moléculas conocidas como péptidos no ribosomales que forman la base de muchos antibióticos. También usaron el software para predecir las estructuras químicas de las moléculas que los grupos de genes deberían producir.
Desenterrando las humimicinas
El software identificó inicialmente 57 grupos de genes potencialmente útiles, que los investigadores redujeron a 30. Brady y sus colegas utilizaron un método llamado síntesis de péptidos en fase sólida para fabricar 25 compuestos químicos diferentes.
Al probar esos compuestos contra los patógenos humanos, los investigadores identificaron con éxito dos antibióticos estrechamente relacionados, que denominaron humimicina A y humimicina B. Ambos se encuentran en una familia de bacterias llamada Rhodococcus - microbios que nunca produjeron nada parecido a las humimicinas cuando se cultivaron utilizando técnicas de laboratorio tradicionales.
Las humimicinas demostraron ser especialmente efectivas contra estafilococo y bacteria estreptococo , que puede causar infecciones peligrosas en humanos y tiende a volverse resistente a varios antibióticos. Otros experimentos sugirieron que las humimicinas funcionan inhibiendo una enzima que las bacterias usan para construir sus paredes celulares, y una vez que se interrumpe esa vía de construcción de la pared celular, la bacteria muere.
Los betalactámicos emplean un modo de acción similar, una amplia clase de antibióticos comúnmente recetados cuyo efecto a menudo disminuye a medida que las bacterias desarrollan formas de resistirlos. Sin embargo, los científicos descubrieron que una de las humimicinas podría usarse para volver a sensibilizar las bacteriasa betalactámicos que previamente habían burlado.
efectos sinérgicos
En un experimento, expusieron resistente a betalactámicos estafilococo microbios a la humimicina A en combinación con un antibiótico betalactámico, y los insectos sucumbieron una vez más. Sorprendentemente, eso fue cierto incluso cuando la humimicina A tuvo poco efecto por sí mismo, un resultado que Brady atribuye al hecho de que ambos compuestos funcionaninterrumpiendo diferentes pasos en la misma vía biológica.
"Es como tomar una manguera y pellizcarla en dos puntos", dice. Incluso si ninguno de los pliegues detiene el flujo por sí solo, "eventualmente, no pasa más agua".
Para probar aún más esa propuesta, Brady y sus colegas infectaron ratones con una cepa resistente a betalactámicos de Staphylococcus aureus , un microbio que a menudo causa infecciones resistentes a los antibióticos en pacientes hospitalarios. A los ratones que fueron tratados posteriormente con una mezcla que contenía tanto humimicina A como un antibiótico betalactámico les fue mucho mejor que a los tratados con solo un medicamento u otro:hallazgo que podría apuntar hacia un nuevo régimen de tratamiento para humanos infectados con betalactámicos resistentes S. aureus .
Brady espera que este descubrimiento inspire a los científicos a extraer los genomas de las bacterias para obtener más moléculas que puedan producir resultados igualmente útiles. Y espera aplicar sus métodos a las muchas especies bacterianas que se encuentran más allá del microbioma humano, y que podrían albergarsus propios tesoros moleculares, sin mencionar el número aún mayor de bacterias cuyos genomas aún no se han secuenciado, pero que sin duda será con el tiempo.
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Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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