El español Cesar de la Fuente, de la Universidad de Pennsylvania (EE UU), lidera un equipo de investigadores que ha desvelado el complicado mecanismo molecular que utilizan las ranas para combatir las bacterias que proliferan en los ambientes húmedos de su hábitat.
En Trends in Biotechnology se puede consultar el estudio experimental en el que el profesor De la Fuente y su equipo detallan los pormenores de su investigación con Odorrana andersonii, que secreta un péptido con actividad antimicrobiana denominado Andersonnin-D1.
Este equipo describe la creación de péptidos sintéticos, una clase de antibióticos derivados de las secreciones de esta especie de ranas que se encuentra comúnmente en el sur de Asia.
Las ranas han prosperado durante cientos de millones de años, extendiéndose por todos los rincones de la Tierra, desde selvas tropicales hasta bosques subárticos. A lo largo de su evolución, han desarrollado defensas extraordinarias, incluyendo antibióticos no descritos previamente, contra las hordas de bacterias que proliferan en sus ambientes húmedos.
Diversos analistas coinciden en señalar que variantes de esos compuestos podrán algún día proteger a los humanos de patógenos resistentes a los fármacos.
El estudio se ha llevado a cabo a partir de trabajos previos del laboratorio del profesor De la Fuente, que ha descubierto nuevos antibióticos en una variedad de lugares improbables: el ADN de organismos extintos, entre ellos el mamut lanudo; el ADN de los neanthertales y el microbioma humano.
En su opinión, cada estudio se basa en imaginar entornos donde la evolución impulsaría la creación de antibióticos. “Los anfibios -añade- viven en entornos muy ricos en microbios. Rara vez se infectan a pesar de estar rodeados, por lo que deben producir compuestos antimicrobianos”.
En este sentido, recuerda que, en 2012, investigadores chinos descubrieron que Odorrana andersonii, una especie de ranas descritas por primera vez a fines del siglo XIX por un naturalista belga y llamada así por su olor carácterístico, tenían péptidos antimicrobianos.
El péptido que secreta tiende a formar grumos, lo que aumenta la probabilidad de efectos secundarios tóxicos y disminuye su eficacia para combatir las bacterias, haciéndolo inadecuado para uso clínico, según este científico natural de Galicia (España).
Así, el profesor De la Fuente y su equipo demuestra cómo el diseño guiado por la estructura, un proceso que implica cambios minúsculos en la estructura química del péptido, produce múltiples candidatos a antibióticos sin los inconvenientes del péptido no modificado. “Con el diseño guiado por la estructura, cambiamos la secuencia de la molécula”, explica Marcelo Torres, coautor del artículo.
Tras dos rondas de diseño guiado por la estructura, los investigadores probaron los péptidos sintéticos resultantes contra diversas bacterias. En modelos preclínicos descubrieron que los nuevos compuestos son tan eficaces como antibióticos de última generación, entre ellos la polimixina B, para combatir a los agentes patógenos pero sin afectar a las células humanas ni a las bacterias intestinales beneficiosas.
Desarrollaron y probaron estos péptidos no solo en cultivos individuales, sino también en comunidades bacterianas más complejas, lo que les permitió medir los efectos en un entorno microbiano más realista. “Esos experimentos son muy difíciles de implementar porque es necesario cultivar diferentes bacterias a la vez. Tuvimos que determinar la proporción específica de cada bacteria para tener una comunidad sostenida”, explica el profesor De la Fuente.
Ahora y siempre que las pruebas preclínicas adicionales salgan bien, los investigadores enviarán los péptidos para lo que se conoce como estudios habilitantes de nuevos fármacos en investigación (IND), el último paso antes de solicitar la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos de los EE UU.
César de la Fuente es profesor en la Universidad de Pensilvania, donde dirige el Grupo de Biología de Máquinas. Es uno de los más jóvenes en la historia de Penn Medicine. Realizó una investigación posdoctoral en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y obtuvo un doctorado en la Universidad de Columbia Británica (UBC).
Su objetivo de investigación es utilizar el poder de las máquinas para acelerar los descubrimientos en biología y medicina. Cabe destacar que fue pionero en el desarrollo del primer antibiótico diseñado por computadora con eficacia en modelos animales, demostrando la aplicación de la Inteligencia Artificial al descubrimiento de antibióticos y contribuyendo al lanzamiento de este campo emergente.
Su laboratorio está a la vanguardia del desarrollo de métodos informáticos para extraer información biológica mundial, lo que ha llevado a la identificación de más de un millón de nuevos compuestos antimicrobianos. Estos esfuerzos comenzaron explorando por primera vez el proteoma humano como fuente de antibióticos.
Su equipo también fue el primero en encontrar moléculas terapéuticas en organismos extintos, lo que abrió el campo de la desextinción molecular, que ya ha producido candidatos preclínicos a antibióticos, como neandertalina, mamutusina y elefasina.