El Centro de Biotecnología Genómica alista una mejor arma contra las bacterias que evaden las medicinas
De acuerdo con la investigadora Jessica Lizbeth Ortega Balleza, las bacterias se hacen prontamente resistentes inclusive frente a antibióticos que recién salen al mercado.
El descubrimiento de la penicilina y la creación de diversos antibióticos representó un verdadero hito en la transformación de la medicina, ya que mediante estas sustancias se han salvado millones de vidas en el mundo, no obstante, la resistencia bacteriana es una constante batalla que actualmente representa un grave problema de salud pública, ya que –de acuerdo con estimaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS)– para 2050 el número de muertes podría llegar a 10 millones de personas al año. La veloz aparición de bacterias multirresistentes y panresistentes ha propiciado que científicos de todo el mundo se enfoquen en la búsqueda de estrategias para frenar este fenómeno caracterizado por la mutación genética que desarrollan éstas para evadir los fármacos, situación que propicia que las infecciones sean más difíciles de tratar que las causadas por bacterias sensibles. Investigadores del Laboratorio de Biotecnología Farmacéutica del Centro de Biotecnología Genómica (CBG) se han sumado a la estrategia lanzada por la OMS encaminada a atender la problemática a través de la búsqueda de inhibidores de proteínas del sistema de secreción de tipo cuatro, el cual juega un rol muy importante en la propagación de los genes de resistencia entre las diferentes comunidades bacterianas.
Resistencia adquirida
Como parte de una estancia posdoctoral en el CBG, la doctora Jessica Lizbeth Ortega Balleza, quien realiza un proyecto de investigación en torno a la resistencia bacteriana bajo la asesoría del científico Gildardo Rivera Sánchez, adscrito al mismo centro, explicó que existen dos tipos de resistencia: la que de manera natural pueden presentar algunas bacterias a ciertos antibióticos, y la adquirida, que ocurre cuando las bacterias resistentes transmiten su material genético a bacterias sensibles o no resistentes a los antibióticos. Debido a que la resistencia adquirida constituye un problema mayúsculo porque la evasión a los antibióticos avanza con mayor velocidad que la generación de nuevos medicamentos, la doctora Ortega Balleza destacó que su investigación se centra en la búsqueda de fármacos ya existentes y aprobados por la Food and Drug Administration (FDA) para inhibir el mecanismo mediante el cual las bacterias resistentes a los antibióticos transmiten sus genes a microorganismos sensibles.
La especialista en química farmacéutica y en biotecnología mencionó que incluso en los antibióticos considerados de última elección terapéutica, se ha observado que, al poco tiempo de salir al mercado, empiezan a generar resistencias porque las bacterias se valen de distintos mecanismos para mutar.
Los 5 mejor evaluados
La especialista politécnica señaló que la estrategia de la que se valió para elegir los fármacos más apropiados para evaluar el mecanismo de transmisión genética (pilus conjugativo) es la bioinformática. Mediante esta herramienta computacional se evaluaron aproximadamente 11 mil medicamentos.
Después de realizar un análisis de acoplamiento molecular, de ese total escogieron los 127 que cumplieron con los mejores perfiles farmacocinéticos y farmacodinámicos para inhibir potencialmente la formación de pilus conjugativo.
“Dicha estructura constituye apéndices cortos en forma de pelo que se encuentran en la superficie de muchos de estos microorganismos, cuya función es permitir que se establezca contacto y/o intercambiar material genético con otras bacterias”.
“Al caracterizar la bacteria en estudio se determinó que posee proteínas implicadas en el mecanismo de transmisión genética y por ello nos podemos enfocar a evitar que se construya ese puente entre los dos microorganismos”, precisó.
Con el propósito de hacer más específico el estudio, la candidata a investigadora del Sistema Nacional de Investigadoras e Investigadores (SNII), refirió que, después del ensayo in silico con los 127 fármacos eligieron los cinco mejor evaluados, con los cuales se iniciará en breve la etapa experimental in vitro.
La doctora Ortega Balleza expuso que existen seis patógenos considerados los más virulentos y resistentes a los antibióticos: Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa y Enterobacter spp conocidos como ESKAPE por su acrónimo.
“Algunas de estas bacterias son gram positivas y poseen mecanismos de transferencia más complejos y difíciles de inhibir que las gram negativas, por ello de manera inicial nos hemos enfocado a las últimas, debido a que cuentan con una pared celular más delgada y que facilita la transferencia de forma más eficaz. Específicamente estamos evaluando a la bacteria Escherichia coli y después valoraremos otras”, comentó.
Los plásmidos son clave en la transferencia
Los plásmidos son moléculas de Ácido Desoxirribonucleico (ADN) que juegan un papel determinante en la diseminación de la resistencia a antibióticos, porque tienen la capacidad de movilizar genes horizontalmente mediante un proceso conocido como conjugación.
Por ello, es importante estudiar las bacterias para verificar si poseen proteínas implicadas en dicho mecanismo, ya que su presencia indica la capacidad de la bacteria para transferir genes de resistencia a otras, contribuyendo a la propagación de la resistencia. Esto es posible detectarlo mediante técnicas de biología molecular como la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR).
Como parte de los ensayos in vitro enfrentarán la bacteria resistente debidamente caracterizada –cuyos genes resistentes están plenamente identificados– con una sensible a todos los antibióticos. El proceso consiste en mezclar ambos microorganismos y a la par incorporar el fármaco que, en teoría bloquearía el pilus conjugativo con el propósito de inhibir la transferencia genética.
La experta del CBG explicó que, para evaluar la eficacia del fármaco en estudio, se realizará un ensayo que simula el proceso de transferencia de resistencia a antibióticos entre bacterias, en el que se mezclan dos tipos de bacterias: una resistente a un antibiótico específico y otra sensible.
El objetivo es observar si la bacteria resistente transfiere su capacidad de resistencia a la sensible mediante un proceso llamado conjugación. Además, se utilizan dos compuestos control: la azida de sodio, a la cual el microorganismo resistente es sensible, y un antibiótico al que la bacteria sensible no puede sobrevivir.
Si el fármaco en estudio inhibe eficazmente la conjugación, la bacteria sensible no adquirirá la resistencia. Aclaró que esto permite confirmar si el fármaco impide la transferencia de genes de resistencia entre bacterias, lo cual es crucial para combatir la propagación de la resistencia a los antibióticos.
Expectativas
Aun cuando los ensayos in silico son prometedores, la simulación computacional no puede ser determinante. La doctora Ortega Balleza tiene confianza en que al menos dos de los cinco fármacos mejor evaluados tengan un efecto inhibidor positivo sobre el mecanismo de transferencia genética, lo cual podría contribuir a disminuir la propagación de la resistencia adquirida.
Por su parte, el doctor Gildardo Rivera Sánchez destacó que derivado de los resultados que se obtengan in vitro, posteriormente se podría pensar en cambiar los sustituyentes químicos para mejorar y potencializar el efecto de los fármacos para que interfieran con mayor eficacia en la transferencia genética entre bacterias.
El científico adscrito en el Nivel III del SNII aclaró que las bacterias siempre buscan nuevos mecanismos para mutar y evadir las opciones terapéuticas, pero si se logra bloquear la transmisión de genes se podría contribuir a disminuir la resistencia, lo cual sería una aportación muy importante.
Conciencia, un arma poderosa
Los investigadores politécnicos coincidieron en que, si bien es cierto que es necesario que la industria farmacéutica redoble esfuerzos para buscar nuevos antibióticos, es un hecho que la población puede jugar un papel importante para disminuir la resistencia bacteriana a este tipo de fármacos, y ejemplificaron que las medidas higiénicas, como el lavado frecuente de manos, reduce de manera importante la carga bacteriana y su transmisión entre las personas.
Hicieron énfasis en la importancia de concluir los tratamientos de acuerdo con las indicaciones médicas, así como evitar la automedicación y la compra ilegal de antibióticos, toda vez que la adquisición de éstos con receta se implementó para evitar la administración cuando se trata de infecciones virales y no es necesario su uso.
La lucha contra la resistencia bacteriana a los antibióticos requiere de un trabajo conjunto entre las farmacéuticas, los científicos y la población para frenar el desarrollo y la propagación de esta situación para asegurar que los antibióticos actualmente a nuestra disposición sigan siendo eficaces durante el mayor tiempo posible.
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