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Un antibiótico sintético puede ayudar a cambiar el rumbo de las bacterias resistentes a los medicamentos

Un nuevo antibiótico, sintetizado en la Universidad Rockefeller y derivado de modelos informáticos de productos genéticos bacterianos, parece neutralizar incluso las bacterias resistentes a los medicamentos. El compuesto, llamado cilagicin, funciona bien en ratones y emplea un mecanismo novedoso para atacar MRSA, C. diff y varios otros patógenos mortales, según un estudio publicado en Science.

Los resultados sugieren que se podría derivar una nueva generación de antibióticos a partir de modelos computacionales.

Las bacterias han pasado miles de millones de años desarrollando formas únicas de matarse entre sí, por lo que tal vez no sea sorprendente que muchos de nuestros antibióticos más potentes se deriven de las propias bacterias. Con la excepción de la penicilina y algunos otros notables derivados de los hongos, la mayoría de los antibióticos primero fueron armados por bacterias para combatir otras bacterias.

El descubrimiento de fármacos antibióticos alguna vez consistió en gran medida en que los científicos cultivaran estreptomices o bacilos en el laboratorio y embotellaran sus secretos para tratar enfermedades humanas.

Pero con el aumento de las bacterias resistentes a los antibióticos, existe una necesidad urgente de nuevos compuestos activos, y es posible que nos estemos quedando sin bacterias que sean fáciles de explotar. Sin embargo, es probable que un número incalculable de antibióticos esté oculto dentro de los genomas de bacterias obstinadas que son difíciles o imposibles de estudiar en el laboratorio.

Un método alternativo, defendido por el laboratorio Brady durante los últimos quince años, implica encontrar genes antibacterianos en el suelo y cultivarlos dentro de bacterias más aptas para el laboratorio. Pero incluso esta estrategia tiene sus limitaciones. La mayoría de los antibióticos se derivan de secuencias genéticas encerradas dentro de los llamados grupos de genes biosintéticos, que son genes que funcionan como una unidad para codificar colectivamente una serie de proteínas. Pero esos grupos a menudo son inaccesibles con las tecnologías actuales.

Frustrados por su incapacidad para desbloquear muchos grupos de genes bacterianos, Brady y sus colegas recurrieron a los algoritmos. Al separar las instrucciones genéticas dentro de una secuencia de ADN, los algoritmos modernos pueden predecir la estructura de los compuestos similares a los antibióticos que produciría una bacteria con estas secuencias. Luego, los químicos orgánicos pueden tomar esos datos y sintetizar la estructura predicha en el laboratorio.

Los asociados posdoctorales Zonggiang Wang y Bimal Koirala del laboratorio Brady comenzaron buscando en una enorme base de datos de secuencias genéticas genes bacterianos prometedores que se predijo que estarían involucrados en la muerte de otras bacterias y que no habían sido examinados previamente. El grupo de genes “cil”, que aún no había sido explorado en este contexto, se destacó por su proximidad a otros genes involucrados en la fabricación de antibióticos. Los investigadores introdujeron debidamente sus secuencias relevantes en un algoritmo, que propuso un puñado de compuestos que probablemente produce cil. Un compuesto, acertadamente llamado cilagicin, resultó ser un antibiótico activo.

Cilagicin eliminó de manera confiable las bacterias Gram-positivas en el laboratorio, no dañó las células humanas y (una vez que se optimizó químicamente para su uso en animales) trató con éxito las infecciones bacterianas en ratones. De particular interés, la cilagicina fue potente contra varias bacterias resistentes a los medicamentos e, incluso cuando se enfrentó a bacterias cultivadas específicamente para resistir a la cilagicina, prevaleció el compuesto sintético.

Brady, Wang, Koirala y sus colegas determinaron que la cilagicin funciona uniendo dos moléculas, C55-P y C55-PP, las cuales ayudan a mantener las paredes celulares bacterianas. Los antibióticos existentes, como la bacitracina, se unen a una de esas dos moléculas, pero nunca a ambas, y las bacterias a menudo pueden resistir tales medicamentos al unir una pared celular con la molécula restante. El equipo sospecha que la capacidad de cilagicin para desconectar ambas moléculas puede presentar una barrera infranqueable que previene la resistencia.

Cilagicin aún está lejos de los ensayos en humanos. En estudios de seguimiento, el laboratorio de Brady realizará más síntesis para optimizar el compuesto y probarlo en modelos animales contra patógenos más diversos para determinar qué enfermedades puede ser más eficaz en el tratamiento.

Sin embargo, más allá de las implicaciones clínicas de la cilagicina, el estudio demuestra un método escalable que los investigadores podrían usar para descubrir y desarrollar nuevos antibióticos.

Más información: Universidad Rockefeller

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