Un gran paso hacia los antibióticos programables selectivos

Investigadores madrileños participan en la creación de una nueva generación de antibióticos que evitan la aparición de resistencias y que son muy selectivos porque se “diseñan a medida” para atacar en especial a las bacterias resistentes o virulentas

Los antibióticos son la línea de defensa fundamental que la medicina ofrece para luchar contra las infecciones bacterianas. Uno de los principales efectos negativos de los antibióticos es que atacan de manera indiscriminada a casi todas las bacterias de nuestro cuerpo (incluidas las bacterias beneficiosas) induciendo la aparición de las temibles bacterias multi-resistentes. De hecho, según las estimaciones de la Organización Mundial de la Salud, para el año 2050 la resistencia a los antibióticos causará alrededor de 10 millones de muertes anuales. Un trabajo internacional en el que participan investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha conseguido diseñar un nuevo tipo de antibióticos programables, creados a medida para atacar solo a las bacterias “malas” y que evitan la aparición de resistencias. Los resultados iniciales se muestran en la revista Nature Biotechnology.

“De la misma forma que se están desarrollando probióticos (bacterias) para regular las bacterias que tenemos en nuestra microbiota intestinal, nosotros hemos diseñado “bacterias centinelas” programables capaces de detectar y matar sólo a las bacterias peligrosas sin afectar a las bacterias buenas”, explica Alfonso Rodríguez-Patón, profesor del Departamento de Inteligencia Artificial de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Informáticos de la UPM y uno de los autores de este trabajo.

Para conseguirlo, los investigadores han desarrollado lo que han denominado una “bomba genética programable”: “nuestro antibiótico, portado por bacterias centinela, es una toxina (la bomba genética) programada para activarse y matar sólo cuando reconoce a una bacteria mala, ya sea virulenta o resistente a antibióticos”, añade Rodríguez-Patón. Esta bomba es transmitida por la bacteria centinela a sus bacterias vecinas mediante un proceso llamado conjugación. “La conjugación es un mecanismo de transmisión de ADN empleado por las bacterias, y que nosotros hemos programado en las bacterias centinela para enviar la bomba genética a las bacterias vecinas. Si la bomba accede a una bacteria mala detectará determinadas señales moleculares como la virulencia o la resistencia a antibióticos que la activarán matando a dicha bacteria. Sin embargo, si la bomba genética es introducida en una bacteria buena no le hará nada”, continúa el investigador de la UPM.

Este mecanismo de activación selectiva de la bomba se puede programar para atacar a diferentes bacterias resistentes y es posible gracias a una molécula denominada “inteína” para la cual el Instituto Pasteur ha solicitado una patente.

Centinelas contra bacterias resistentes

Los resultados de esta nueva generación de antibióticos se han comprobado experimentalmente en organismos vivos como el pez cebra y crustáceos infectados con la bacteria acuática del cólera (Vibrio cholerae). “Hemos conseguido que nuestro antibiótico elimine el cólera virulento y resistente a antibióticos de los peces cebra infectados y que el resto de bacterias presentes en dichos peces no se vean afectadas y sobrevivan. Esto es relevante porque el cólera también afecta a más de un millón de personas cada año y en casos graves ocasiona la muerte”, explica Rodríguez-Patón.

Este trabajo ha sido realizado por ingenieros, físicos y microbiólogos de la UPM y del Instituto Pasteur gracias al proyecto de investigación europeo PLASWIRES (“PLASmids-as-WIRES”) dirigido por Rodríguez-Patón. “Esta investigación y los resultados que hemos obtenido no hubiesen sido posibles sin el soporte de un proyecto interdisciplinar europeo del tipo FET (Tecnologías Futuras Emergentes) que nos ha permitido ser muy ambiciosos y abordar este nuevo tipo de antibióticos sabiendo que había una alta probabilidad de fracaso. Han sido 5 largos años de trabajo, de variantes en los diseños de los circuitos genéticos, de experimentos que no funcionaban pero, al final, gracias al tesón y buen hacer de todo el equipo y en especial del grupo de Didier Mazel en el Instituto Pasteur de París y a su postdoc Rocío López-Igual (la “masterchef” del antibiótico) lo conseguimos.

Esta investigación ha sido pionera y sus resultados son revolucionarios ya que por primera vez abren la puerta al desarrollo de antibióticos realmente selectivos, programables y capaces de matar también a las bacterias resistentes a los antibióticos tradicionales.  “Estos nuevos antibióticos se podrán programar para atacar tanto a bacterias Gram-negativas como Gram-positivas.” Y señala una investigación futura pendiente: “ Nuestras armas genéticas quizás funcionen también como agentes anticancerígenos ya que algunas de nuestras toxinas se pueden programar contra células tumorales” subraya Rodríguez-Patón.

“Queda mucho por hacer para demostrar el funcionamiento en seres humanos pero los resultados que hemos obtenido son muy prometedores y suponen el comienzo de una nueva generación de antibióticos” concluye el investigador de la UPM.


Referencia bibliográfica:

Rocío López-Igual, Joaquín Bernal-Bayard, Alfonso Rodríguez-Patón, Jean-Marc Ghigo, and Didier Mazel. Engineered toxin-intein antimicrobials can selectively target and kill antibiotic-resistant bacteria in mixed populations, Nature Biotechnology, 2019.

Acceso al artículo: DOI: 10.1038/s41587-019-0105-3

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