Los núcleos de hielo actúan como cápsulas biológicas del tiempo, en las que a veces se han conservado microorganismos y su material genético durante miles de años. Estos microorganismos han desarrollado compuestos antimicrobianos exclusivos, que podrían ser cruciales en la lucha contra la amenaza de la resistencia a los antibióticos.
En todo el mundo, cada vez mueren más personas por infecciones. Y la razón es la resistencia a los antibióticos. Muchas bacterias se están volviendo insensibles a los antibióticos, lo que hace que estos fármacos sean ineficaces.
Las estadísticas son preocupantes. Los científicos predicen que unos 10 millones de personas al año morirán por resistencia a los antibióticos en 2050. Por ello, los investigadores buscan diligentemente nuevos tipos de antibióticos. Y puede que los encontremos en los núcleos de hielo.
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Los antibióticos son medicamentos recetados por un médico si se ha contraído una infección causada por una bacteria. El antibiótico mata la bacteria o inhibe su crecimiento. Sin embargo, las cosas van mal cuando los antibióticos se utilizan con demasiada frecuencia. Las bacterias pueden volverse insensibles al medicamento. Y esto ocurre cada vez con más frecuencia. Las cepas bacterianas se están volviendo cada vez más resistentes a los antibióticos, lo que significa que nos dirigimos hacia una situación en la que los antibióticos de uso común se vuelven inútiles y algunas infecciones ya no son tratables, si es que lo son. La resistencia a los antibióticos tiene varias causas. Por un lado, los fármacos se utilizan de forma masiva y a menudo incorrecta. Cuando los antibióticos se utilizan demasiado poco tiempo, las bacterias patógenas no están todas muertas todavía. Las bacterias más resistentes al fármaco permanecen y se multiplican. Esto provoca la selección de bacterias cada vez más resistentes a los antibióticos: ¡resistencia! El uso excesivo de antibióticos también puede provocar resistencias. Si los antibióticos están presentes constantemente, el cuerpo no queda completamente libre de bacterias. Entramos en contacto con tantas bacterias que siempre hay una entre ellas que resulta ser más resistente al antibiótico.
La resistencia a los antibióticos se está convirtiendo en un grave problema y, si no se hace nada, se cobrará innumerables víctimas en el futuro. Sin embargo, se fabrican pocos tipos nuevos de antibióticos (solo tres clases nuevas en los últimos 50 años), cuando tanta falta hacen. Actualmente, solo tres grandes fabricantes farmacéuticos desarrollan nuevos antibióticos. La mayor parte se descubrió entre mediados de los años cuarenta y principios de los setenta. Durante este periodo, se descubrieron muchos antibióticos naturales (a menudo sustancias antibacterianas presentes en el suelo) que podían transformarse en fármacos con relativa facilidad. En parte porque el desarrollo se hizo más difícil, la industria farmacéutica empezó a centrarse más en combatir otras enfermedades como el cáncer. En resumen, todos los antibióticos “fáciles de encontrar” se descubrieron en las décadas de 1950 y 1960. Hoy, sin embargo, es mucho más difícil encontrar y desarrollar nuevos antibióticos.
Pero los investigadores están encontrando ahora una posible solución a este problema, según escriben en la revista BioDesign Research. Hasta la fecha no se ha explotado todo el potencial de los núcleos de hielo. Los núcleos de hielo albergan abundantes formas de vida microbiana que han persistido durante miles, si no millones, de años. Estos microorganismos se han adaptado para sobrevivir en entornos extremadamente fríos y pobres en nutrientes, lo que los hace prometedores como nueva fuente de compuestos antimicrobianos.
Nuevos compuestos en núcleos de hielo
Por ello, los investigadores esperan rastrear nuevos antibióticos perforando núcleos de hielo. “Existe la posibilidad de que descubramos nuevos derivados de compuestos ya existentes, e incluso compuestos completamente nuevos”, explica el investigador Ying-Chiang Jeffrey Lee. “En última instancia, es una especie de juego matemático. Si nos fijamos más ampliamente en los antimicrobianos, tenemos posibilidades de encontrar algunos buenos candidatos que podamos seguir desarrollando hasta convertirlos en fármacos”.
Para descubrir nuevas formas de vida microbiana en los núcleos de hielo, se utiliza el enfoque de la biosíntesis. Se aplican dos enfoques complementarios: el pipeline de análisis metagenómico de núcleos de hielo ICEMAN y técnicas de biología sintética. Todo ello con el objetivo de maximizar el descubrimiento y la mejora de nuevos compuestos antibióticos. “Una de las cosas en las que queremos centrarnos es en la composición genética de los organismos”, explica Lee. “Tampoco necesitamos necesariamente que los organismos estén vivos; solo necesitamos recuperar el material genético presente”. “A continuación hay que secuenciar el ADN extraído, que puede proceder de organismos potencialmente diversos. A partir de este ADN, podemos buscar secuencias y segmentos que codifiquen determinados compuestos. Una vez identificados, podemos transferirlos a organismos de laboratorio de uso común, donde tratamos de expresar y producir estos compuestos antes de probarlos”.
El mayor reto, extensos ensayos clínicos
Aunque pueda parecer una empresa enorme, Lee afirma que el mayor reto a la hora de obtener compuestos antimicrobianos a partir de núcleos de hielo no es ni siquiera la obtención de los compuestos en sí. “El mayor reto, en mi opinión, reside en el hecho de que el fármaco potencial tiene que pasar por extensos ensayos clínicos y procesos reguladores”, afirma. “Esto puede llevar un tiempo considerable (a menudo muchos años) e implica costes elevados: a menudo más de 1000 millones de dólares para un medicamento normal. También hay cuestiones relacionadas con la rentabilidad del medicamento y su éxito en el mercado (y en qué mercados). Así que creo que los principales obstáculos no están realmente en la parte experimental, sino más bien en los pasos posteriores y de seguimiento necesarios para llevar un fármaco a la clínica”.
Además, lo que tampoco debemos olvidar es que los núcleos de hielo albergan nuevas bacterias patógenas, además de compuestos antimicrobianos. Esto significa que, de hecho, también podemos ir de mal en peor. “Creo que este es un punto muy importante”, subraya Lee. “Ciertamente, me preocupan los organismos patógenos de los núcleos de hielo, por lo que es crucial que mantengamos protocolos estrictos. La seguridad en el laboratorio es primordial, y los investigadores deben seguir estrictamente todas las normas y procedimientos en sus instalaciones.
Sin embargo, trabajar solo con ADN es mucho menos arriesgado. De hecho, durante gran parte del proceso experimental, solo se trabaja con datos, hasta que se empiezan a expresar las secuencias y segmentos en otros organismos. E incluso entonces, sabemos con qué estamos trabajando. Por ejemplo, nunca trabajaríamos directamente con una bacteria entera si resulta ser dañina”.
Papel clave en el desarrollo de nuevos antibióticos
En definitiva, los investigadores muestran cómo se pueden descubrir nuevos candidatos potenciales para el desarrollo de fármacos de forma eficaz. Y quién sabe, tal vez los núcleos de hielo podrían marcar una diferencia significativa en la creciente amenaza de la resistencia a los antibióticos y desempeñar un papel clave en el desarrollo de la próxima generación de antibióticos. “Si logramos descubrir nuevos compuestos, podremos frenar la ola emergente de resistencia a los antibióticos (contra patógenos bacterianos, víricos y fúngicos)”, opina Lee.
No obstante, sigue siendo un gran reto eliminar definitivamente esta amenaza. “También soy consciente de que la resistencia a los antibióticos siempre será un reto”, afirma Lee. “La naturaleza seguirá adaptándose para eludir nuestras soluciones. Por eso se necesitan programas sólidos y sostenidos de descubrimiento de fármacos. Pero si descubrimos y podemos utilizar distintas fuentes de antimicrobianos, contribuiremos a ello de forma muy importante”.