Nuevos procedimientos para el aislamiento de bacterias y fármacos del suelo

I-chip y Eleftheria terrae: Fuente: colaje de imágenes Google.

Muchos científicos calculan que en el laboratorio solo crecen y se pueden identificar el 1% de las especies que habitan en una muestra de suelo. No dudo que la mayor parte de los microorganismos no puedan crecer en medios de cultivo,  lo que impide su identificación y clasificación. Ahora bien, este tipo de generalizaciones se me antoja tan prosaica y seguramente falaz como alegar que un centímetro de suelo tarda mil años en formarse, cuando en realidad tal espesor variará necesariamente en función del tipo de material parental, clima, etc. Pero corramos un “estúpido velo” acerca de este tipo de cifras, que cuando más inverosímiles son tanto más se extienden viralmente hasta impregnar la literatura científica.

Gran parte de los antibióticos que usamos y han salvado cientos de millones de vidas habitan en el medio edáfico. Sabemos que si no se han obtenido más fármacos, en parte es debido a la dificultad de cultivar y aislarlos en los medios de cultivo in vitro tradicionales. En consecuencia cualquier procedimiento que nos permita identificar y aislar tales microorganismos edáficos, al margen de ampliar la gama de sustancias que ofrece el suelo en beneficio de la humanidad, también ayudará a ampliar el espectro de especies conocidas, mejorando nuestra comprensión de la biodiversidad edáfica y su papel en el funcionamiento de los ecosistemas.

La noticia y material adicional que os mostramos hoy divulga que se ha desarrollado un nuevo instrumento, aparentemente muy simple, que nos ayudará a solventar los obstáculos aludidos, y que “en cierta medida” combina los métodos in situ y ex situ. Se trata del denominado i-chip. Mediante tal aparato ya se vaticina un tanto prematuramente que se ha encontrado un antibiótico de propiedades fabulosas.

La principal particularidad del i-chip y la aludida droga detectada por el mismo, estriba en que no se ha obtenido por los procedimientos habituales, sino mediante un dispositivo que permite romper con las constricciones de los cultivos en placas Petri, es decir en el laboratorio. Se trata de  unas pequeñas cámaras denominadas iChip que según la propaganda permite cultivar, y analizar la posible producción de nuevos antibióticos, de bacterias “no cultivables previamente ”, las cuales, por otra parte, suponen el 99% de todas las especies que habitan en el suelo. Dicho dispositivo permite separar bacterias no cultivables hasta ahora del mismo –conocidas colectivamente como “materia negra”– (burda palabra que emula la de la materia oscura que abunda en el cosmos) en las pequeñas cámaras individuales que contiene un iChip. De este modo, podrían aislarse e identificarse muchas más bacterias y sus potenciales fármacos, hasta ahora imposibles de aislar en los laboratorios. Llevando a cabo una traducción libre del contenido de la Wikipedia inglesa, podemos sintetizar las presuntas bondades del i-chip del siguiente modo.

El chip de aislamiento (o ichip) es un método de cultivo bacteriano que…….

Juan José Ibáñez

El chip de aislamiento (o ichip) es un método de cultivo bacteriano. Los métodos convencionales no permiten aislar más que el 1% de la diversidad microbiana, según las especulaciones de muchos expertos. Por lo tanto desconocemos cuales son el 99% restantes así como su papel en la ecología del suelo y los beneficios que las sustancias que producen para la humanidad (la llamada anomalía «Gran Plate Count”) El ichip, al permite el cultivo de especies bacterianas, en su ambiente, es decir en este caso el medio edáfico. El suelo es diluido en agar fundido y nutrientes de tal modo que un único microrganismo puede desarrollarse, de promedio, en diminutos compartimentos o pozos de la básica estructura de este aparatito, de ahí su denominación “»aislamiento» («isolation»). El chip es seguidamente encerrado en una membrana de plástico semipermeable y enterrado de nuevo en el suelo, lo cual permite la entrada y contacto del individuo con nutrientes que seguramente no son contemplados en los procedimientos clásicos. Mediante tal método de cultivo, los autores y la compañía en la que trabajan dicen “que pueden sobrevivir aproximadamente entre 50 a 60 por ciento de las especies de bacterias que habitan en una muestra (¿Cómo se ha calculado tal cifra?) El ichip fue desarrollado por la compañía farmacéutica  NovoBiotic Pharmaceuticals, fundada por Kim Lewis y Slava Epstein.

Seguidamente todas las notas de prensa que os ofrezco abajo hablan del descubrimiento de una bacteria que produce el antibiótico bautizado como teixobactina el cual puede ayudar a combatir las bacterias multiresistentes que tantos estragos causan a la población. Esta última noticia será bienvenida cuando se compruebe mediante casos control con humanos. Pero aún falta tiempo para pasar este corte, el cual no es superado en la mayoría de los casos que aparecen en la prensa convencional y científica.  Por lo que hablar de super-bacterias, super-antibióticos etc., deviene en una solemne falsedad. ¡El tiempo dictará sentencia!. Ahora bien, si este simple instrumento funciona la mitad de bien del que proclaman los dueños de la compañía farmacéutica que lo comercializará, será un notición. Empero, en un mundo en donde el marketing parece ser más importante que el contenido, y el que un nuevo antibiótico de tales características, de funcionar, proporcionaría miles de millones de auros, permítanme que sea un poco escéptico. Ya sabemos cómo se las gasta la farmaindustria.  Como edafólogo, lo que me interesa es el “aparatito de marras”. En cualquier caso os dejo abajo bastante información para que los interesados abundéis en el tema.

Según Wikipedia española, la teixobactina “es una sustancia química con propiedades antibióticas que se encuentra en proceso de investigación. Los primeros estudios que se han realizado han obtenido resultados prometedores, si se confirman y no se producen efectos secundarios graves cuando se realicen ensayos clínicos en humanos, podría comercializarse, según las previsiones más optimistas, alrededor del año 2020 (….)podría hipotéticamente dificultar el desarrollo de resistencias, que constituyen uno de los principales problemas que aparecen tras el empleo de antibióticos y provocan la disminución o supresión de su actividad (… )A inicios del 2015, la sustancia se encuentra en una fase inicial del proceso de investigación, no habiéndose empleado aun en humanos, por lo que hasta que no se inicien los ensayos clínicos, no es posible saber cual será su eficacia en circunstáncias reales. Es preciso tener en cuenta que numerosas moléculas aspirantes a convertirse en medicamentos, no logran superar esta fase de la investigación y son desechadas. la sustancia se ha demostrado eficaz para destruir diferentes microorganismos, entre ellos estafilococos resistentes a la meticilina y streptococcus pneumoniae, agente que causa neumonía y otras infecciones en humanos.

Información del rotativo El Mundo.

Un nuevo y potente antibiótico

Descubren un nuevo antimicrobiano a través de un método innovador; Se abre la puerta a la búsqueda de alternativas contra las infecciones

CRISTINA G. LUCIO Madrid . Actualizado: 07/01/2015 19:30 horas

Entre los años 40 y 60 del pasado siglo, el descubrimiento de nuevos antibióticos vivió una auténtica edad de oro. Después, el agotamiento de los microorganismos cultivables en el laboratorio trajo consigo una época de sequía de antimicrobianos que el desarrollo de modelos sintéticos no supo paliar del todo.

Y en ese camino, las resistencias bacterianas a los medicamentos se han convertido en un problema global que no deja de crecer.

Un estudio publicado en el último número de la revista Nature  podría marcar un cambio de tendencia y abrir, en el futuro, una nueva época de descubrimientos. El trabajo no sólo da cuenta del hallazgo de un prometedor antimicrobiano -la teixobactina–, sino que muestra una nueva forma de buscar antimicrobianos efectivos. En concreto, este hallazgo supone constatar los microorganismos no cultivables como fuente de nuevos fármacos antibióticos.

A raíz del descubrimiento de la penicilina, la ciencia se lanzó a buscar otros microorganismos presentes en la naturaleza y que tienen propiedades antibióticas. Pero esa búsqueda exigía el cultivo de cada posible candidato en el laboratorio, lo que dejó fuera a todos los microorganismos cuyo crecimiento no se puede propiciar en condiciones controladas, nada menos que el 99% de todos los existentes.

El equipo estadounidense que firma el estudio en Nature ha ideado un procedimiento que es capaz de bucear con éxito en ese todavía poco conocido mundo de los microorganismos no cultivables -al menos en una parte de él- para buscar posibles antibióticos ocultos. El método, gracias a un dispositivo multicanal de membranas semipermeables, permite aislar y posteriormente criar a los microorganismos en su propio ambiente natural y no con los medios que habitualmente se emplean en el laboratorio.

Tras analizar unos 10.000 microorganismos procedentes de muestras del suelo, los investigadores observaron que una bacteria denominada Eleftheria terrae mostraba actividad frente al patógeno. Según explican los investigadores en la revista científica, teixobactina aniquila las bacterias, inhibiendo la síntesis de su pared celular; es decir, impide su formación adecuada. Aunque es un tipo nuevo de antibiótico, nunca antes descrito, su modo de acción se asemeja al de la vancomicina, un antibiótico que, durante tres décadas se mantuvo libre de resistencias, lo que hace a los científicos suponer que el poder de la nueva molécula frente a los patógenos es similar o incluso superior al clásico medicamento.

«Las propiedades de este compuesto marcan un camino hacia el desarrollo de antibióticos que tienen más probabilidades de evitar el desarrollo de resistencias», subrayan los científicos en la revista científica.

Para Juan García de Lomas, jefe del servicio de Microbiología del Hospital Clínico Universitario de Valencia, aunque es cierto que el mecanismo de acción del nuevo antibiótico es mucho menos sensible a la aparición de mutantes resistentes que el de otros antimicrobianos, aún es «prematuro y aventurado» asegurar que este tipo de compuestos no generarán resistencias en el futuro. Antes de lanzar las campanas al vuelo, este especialista recuerda que para que estos hallazgos lleguen a la práctica clínica, «todavía quedan pendientes varias fases de investigación».

Riesgo de toxicidad

Coincide con su punto de vista José Campos, del Laboratorio de Antibióticos del Centro Nacional de Microbiología (Instituto de Salud Carlos III), que apunta que, entre otros aspectos, es necesario estudiar «su posible toxicidad, tolerancia y biodisponibilidad» en ensayos clínicos en humanos (un proceso que puede prolongarse hasta 10 años), ya que los resultados observados ahora se han obtenido en ratones.

Por otro lado, Campos subraya que el antibiótico no solucionará en cualquier caso el problema de las resistencias, ya que no es activo contra bacilos como K. pneumoniae y P. aeruginosa, «que constituyen la mayor preocupación actual en cuanto a las bacterias multirresistentes».

«De los seis microorganismos que hoy en día ofrecen problemas de multirresistencia, cuatro son los llamados gram negativos y este nuevo antibiótico no es útil contra ellos«, añade José Ramón Yuste, médico especialista en Enfermedades Infecciosas de la Clínica Universidad de Navarra.

En cualquier caso, todos los especialistas consultados por EL MUNDO aplauden el descubrimiento de un nuevo antibiótico y el hallazgo de un nuevo procedimiento de investigación de antibióticos que sin duda puede seguir dando lugar a nuevos e interesantes descubrimientos.

Otras notas de prensa sobre el mismo hallazgo.

Teixobactina, el «superantibiótico» – Naukas

Teixobactina: algo más que el antibiótico del futuro – Xataka

Teixobactina, primer antibiótico de una nueva familia – info …

Teixobactina, un nuevo antibiótico que rompe una sequía

Descubren ‘super’ antibiótico sin resistencia bacteriana

The Hunt for Antibiotics in Soil

https://dl.sciencesocieties.org/publications/sh/articles/56/5/sh2015-56-5-f

Erik Ness

Contributing writer, Soil Science Society of America, Madison, WI

Slava Epstein feels a reverence for soil.

In January, the Northeastern University microbiologist and his colleagues at NovoBiotics unveiled teixobactin—one of the most promising antibiotics of the last decade. But for Epstein, the key is how they found it, in a soil sample from a Maine field. If he’s right, teixobactin may mark a new era in antibiotic discovery.

Epstein’s work ranges from identifying the microbes that live on human teeth to deciphering the microbial ecology of a lake in Greenland. He’s also deeply intrigued by the mystery of why so few microbes can be grown in the lab.

Almost as soon as biologists began trying to grow bacteria on purpose, they realized that only a small percentage of microorganisms would thrive in their fermentation flasks and petri dishes. Eventually this disparity was dubbed “the great plate count anomaly.” It’s often estimated that less than 1% of bacteria available in an environmental sample can be cultivated using standard laboratory methods.

Epstein and his colleagues neatly bypassed this cultivation puzzle with a specially designed incubation chamber—the ichip. There is nothing electronic about the ichip—the ‘i’ stands for “isolation.” About the dimensions of a Snickers bar, the precision-milled plastic contains 384 tiny holes. These isolation chambers are populated by massively diluting an environmental sample and then submerging the chip in the mixture. Once the chip is inoculated, fine membranes are secured on both sides, and the chip is returned to the sample’s original environment for two or more weeks.

Bacteria cannot pass through the membrane, but the chemicals that they need from the environment can—and this is the key. The ichip acts as a diffusion chamber, incubating the cultures in their own environment.

Eleftheria terrae was one of the thousands of bacterial cultures from that Maine field. From this newly identified species, Epstein’s group isolated teixobactin, which has shown great early potential against drug-resistant infections in mice.

Epstein believes that new cultivation efforts may allow scientists to grow closer to 50% of bacteria in a sample. “Not only are we working with a novel pool of organisms,” Epstein says. “We are working with a novel pool of chemicals. The rate of the discovery is approaching what it used to be in the 1950s.”

Restocking the ‘Bare Cupboard’

In the heyday of antibiotic discovery following World War II, microbes cultivated from the soil were rich sources of new drugs. Rutgers University microbiologist Selman Waksman has a fascination with soil-dwelling actinomycete bacteria that ……..