Descubren nuevos antibióticos contra una amplia gama de bacterias

Los científicos del Instituto Wistar han descubierto una nueva clase de compuestos que combinan de forma única la exterminación directa de antibióticos de patógenos bacterianos resistentes a los medicamentos. El listado de bacterias que se están volviendo cada vez más resistentes a las opciones de antibióticos disponibles está creciendo constantemente. Pero los investigadores han hallado que una estrategia doble que contempla la activación inmune, que permitirá desarrollar un antibiótico eficaz contra una amplia gama de bacterias. Esta estrategia se denomina DAIA (Antibióticos de Acción Dual).

La crisis actual de los antibióticos

La Organización Mundial de la Salud (OMS), ha declarado el riesgo de mortalidad y morbilidad (RMM) como una de las 10 principales amenazas mundiales para la salud pública. Las estimaciones aseguran que, para 2050, las infecciones resistentes a los antibióticos podrían originar 10 millones de vidas cada año e imponer una carga acumulada de 100 billones de dólares a la economía mundial.

El listado de bacterias resistentes al tratamiento de antibióticos está creciendo. Y son pocos los medicamentos nuevos que están en proceso, lo cual genera una necesidad apremiante de obtener nuevas clases de antibióticos.

El Instituto Wistar, de la Universidad de Pensilvania, ha hecho un descubrimiento significativo para solucionar este problema. Esta es una institución de investigación independiente en ciencias biomédicas, especializada en oncología, inmunología, enfermedades infecciosas e investigación de vacunas. Es reconocida en todo el mundo por el desarrollo de variadas vacunas y por la creación en particular de las vacunas contra la rubéola, el rotavirus y la rabia.

Las investigaciones están siendo apoyadas por la Fundación G. Haroki y Leil Y. Mathers, fondos del Programa de Mejora Universal de Investigación del Commonwealth (CURE) y el WistarScience Discovery Fund. Así como la fundación de Investigación Médica de Adelson y el propio Departamento de Defensa proporcionaron apoyo adicional.

Los métodos utilizados para desarrollar nuevos antibióticos

Según afirmó Farokh Dotiwala, profesor asistente en el Centro de Vacunas e Inmunoterapia, el equipo de investigadores tomó una estrategia creativa y de doble punta. De esta forma, pudieron desarrollar nuevas moléculas que puedan matar infecciones difíciles, al tiempo que mejoran la respuesta inmune natural del huésped.

Los antibióticos existentes se dirigen a funciones bacterianas esenciales, incluyendo la síntesis de ácido nucleico y proteínas, la construcción de las vías metabólicas y la membrana celular. No obstante, las bacterias adquieren resistencia a los medicamentos mutando el objetivo bacteriano contra el que se dirige el antibiótico, inactivando los medicamentos.

Dotiwalla asegura que el aprovechamiento del sistema inmunitario para atacar simultáneamente las bacterias en dos frentes diferentes hace que sea difícil para ellos desarrollar resistencia. El equipo de trabajo centró sus investigaciones en una vía metabólica, que es esencial para la mayoría de las bacterias pero que no existe en los seres humanos, por lo que es un objetivo ideal para el desarrollo de nuevos antibióticos.

Esta vía, denominada fosfato metil-D-eritritolal (MEP), es la responsable de la biosíntesis de los isoprenoides, moléculas necesarias para la supervivencia celular en la mayoría de las bacterias patógenas.

Los laboratoristas y científicos se dirigieron a la enzima lspH, una enzima esencial en la biosíntesis isoprenoidea, como una forma de bloquear esta vía y matar a los microbios. Dada la amplia presencia de lspH en el mundo bacteriano, este enfoque puede apuntar a una amplia gama de bacterias.

Técnicas innovadoras de investigación

Los investigadores implicados en el estudio utilizaron el modelado por computadora para examinar varios millones de compuestos disponibles, por su capacidad de unirse con la enzima. Luego seleccionaron los más potentes que inhibieron la función IspH. Dotiwala aunó esfuerzos con el químico medicinal de Wistar Joseph Salvino, Ph.D., profesor en The Wistar Institute Cancer Center y coautor senior en el estudio, para identificar e intentar sintetizar nuevas moléculas inhibidoras de IspH que fueran capaces de entrar en la bacteria.

El equipo demostró que los inhibidores de ispH estimularon el sistema inmunitario con una actividad de matanza bacteriana más potente y especificidad que los mejores antibióticos actuales. Las bacterias probadas eran resistentes a los antibióticos, y se incluyeron una amplia gama de bacterias gram negativas patógenas y gram positivas.

En modelos preclínicos de infección bacteriana gram negativa, los efectos bactericidas de los inhibidores de la IspH superaron a los antibióticos pan tradicionales. Se demostró que todos los compuestos analizados no eran tóxicos para las células humanas.

Se cree que esta innovadora estrategia DAIA puede representar un hito potencial en la lucha mundial contra las bacterias resistentes. Creando por ello una sinergia entre la capacidad de matar directamente de los antibióticos y el poder natural del sistema inmunológico.

La activación inmune representa la segunda línea de ataque de la estrategia DAIA, afirmó Kumar Sing, Ph.D., compañero postdoctoral del laboratorio de Dotiwala y primer autor del estudio.

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