Los nuevos antibióticos podrían estar escondidos en la naturaleza

Los nuevos antibióticos podrían estar escondidos en la naturaleza
ILUSTRACIÓN

El grupo de Bioinformática y Macromoléculas de la Universidad Politécnica de Cartagena investiga el uso de péptidos antimicrobianos en el tratamiento de enfermedades bacterianas

MARÍA JOSÉ MORENO

Tomar antibióticos por sistema es uno de los mayores peligros del siglo XXI para la salud, según ha alertado la Organización Mundial de la Salud (OMS) en varios de sus informes anuales. Enfrentar una enfermedad infecciosa conlleva necesariamente determinar cuál es su causa (bacterias, virus, hongos o parásitos) para así poder administrar el tratamiento más adecuado. Cabe señalar que los antibióticos son efectivos contra las bacterias pero no lo son contra los virus, por lo que un excesivo y mal uso de los antibióticos de forma voluntaria o involuntaria ha dado lugar a bacterias resistentes que han dejado de responder al efecto de los antibióticos, con el problema añadido de que no se conocen nuevos medicamentos que los puedan sustituir. Se trata, por tanto, de un problema que preocupa al mundo científico y en el que trabajan numerosos investigadores en todo el mundo.

En la Universidad Politécnica de Cartagena, el grupo de Bioinformática y Macromoléculas que dirige José Javier López Cascales ha centrado su interés en un tipo de péptidos de origen natural con propiedades antimicrobianas: los péptidos antimicrobianos.

«Dichos péptidos se pueden encontrar en insectos, anfibios, mamíferos... Son producidos por la naturaleza como una primera barrera defensiva contra cualquier tipo de infección. De hecho, estos péptidos aparecen en la saliva y en otros fluidos corporales, y no solo son efectivos contra las bacterias sino que también acaban con los hongos», explica el investigador.

«Mediante esta tecnología podemos hacer ensayos y pruebas en el ordenador, de manera mucho más rápida que en el laboratorio, evitando así dar palos de ciego», afirma José Javier López

Atendiendo a la elevada efectividad antimicrobiana de dichos péptidos que ha perdurado en el tiempo durante miles de años frente a infecciones microbianas, los científicos trabajan en encontrar un modo de fabricar estas moléculas en el laboratorio, con el objetivo de poder desarrollar nuevos fármacos inyectables alternativos a los antibióticos actuales. El principal problema al que se enfrentan estos científicos es que los péptidos antimicrobianos naturales son muy grandes y, según el catedrático de Química Física, «están constituidos por más de 50 aminoácidos (moléculas base de las proteínas y clave en casi todos los procesos biológicos), lo que dificulta muchísimo que se puedan sintetizar en el laboratorio a escala industrial. Sin embargo, se ha determinado que tan solo una parte de dichos péptidos, constituida por unos 12 aminoácidos con naturaleza catiónica, es la parte responsable de dicha actividad antimicrobiana».

Así, mediante técnicas de simulación en ordenador de dinámica molecular, y en colaboración con el grupo de Macromoléculas de la Universidad de Murcia dirigido por el catedrático José García de la Torre y el Instituto de Investigaciones Biológicas dirigido por el catedrático Daniel Enriz de la Universidad Nacional de San Luis de Argentina, el profesor López trata de reproducir en el ordenador ciertos fenómenos de la vida real, que les permitan entender cómo funcionan estos sistemas biológicos tan complejos. «Mediante el uso de la tecnología podemos realizar numerosos ensayos y pruebas en el ordenador, de manera mucho más rápida y económica que en el laboratorio, evitando así dar palos de ciego y ahorrar por tanto tiempo y recursos materiales. En concreto, los trabajos que estamos realizando nos permiten determinar la relación existente entre la composición de los diferentes aminoácidos que forman los péptidos cationicos y su actividad antimicrobiana. De esa forma, en el caso de que nuestros estudios proporcionen resultados sólidos, este sería tan solo un primer paso para el proceso del desarrollo de nuevos antibióticos, ya que después deberían llevarse a cabo pruebas reales para determinar si en la vida real reproducimos los mismos resultados que en el ordenador», añade.

A través de los trabajos en marcha, ha podido determinarse como dichos péptidos antimicrobianos actúan en una primera etapa debido a interacciones electrostáticas con la membrana celular de las bacterias, donde se adhieren y alteran su funcionamiento, lo que les proporciona su actividad antibacteriana. La principal complicación a la que se enfrentan estos científicos es desarrollar péptidos catiónicos que sean capaces de mostrar una elevada actividad antibacteriana y que no sean tóxicos, puesto que la frontera existente entre una elevada actividad antimicrobiana y alta toxicidad es muy delgada, como indica el catedrático de la Universidad Politécnica de Cartagena. «Que sean péptidos catiónicos significa que están cargados con carga positiva. Se sabe que para que dichos péptidos muestren una actividad antimicrobiana deben contar con una carga de entre +3 y +8, porque por encima o por debajo de esa cifra dejan de funcionar, mostrando en general una mayor actividad a medida que aumente su carga siempre que se encuentre el rango de cargas antes mencionado. Por otro lado, estos péptidos deben tener una conformación tridimensional ordenada, a modo de alfa hélice. En definitiva, son numerosos los parámetros críticos que de no disponerse de forma correcta, implican que la actividad de estos péptidos como medicamento, sea nula», ya sea debido a un déficit o exceso de carga, o una conformación incorrecta.

Por el momento, gracias a la financiación de diferentes proyectos de investigación por parte de la Fundación Séneca (Agencia de Ciencia y Tecnología de la Región de Murcia) y del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, el grupo de la UPCT ha conseguido proponer un mecanismo con resolución atómica de cómo actúan estos pétidos de manera efectiva sobre la membrana bacteriana. Además como fruto de dichos trabajos, han podido entender el papel que juega la carga de dichos péptidos sobre su actividad antimicrobiana, en palabras de José Javier López: «Este descubrimiento nos permite predecir cuándo un determinado péptido va a tener cierta actividad antimicrobiana conociendo su secuencia de aminoácidos, antes de proceder a su síntesis y ensayo en el laboratorio, un aspecto clave para futuros trabajos».

Por el momento, se sigue trabajando en el estudio de estos tipos de péptidos para, algún día, crear medicamentos efectivos ante la importante alarma sanitaria a la que nos enfrentamos, según la OMS. Desgraciadamente, este es un trabajo de presente y futuro, aunque hasta la fecha no se haya logrado pasar de los ensayos en laboratorio para encontrar una alternativa a los antibióticos convencionales, y es posible que lleve más de una década conseguirlo, aunque todos los esfuerzos invertidos tanto en tiempo como en recursos, bien merecen la pena frente al reto al que se enfrenta la humanidad.

Más

 

Fotos

Vídeos