Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un método innovador que permite descubrir y analizar microbios que hasta ahora permanecían ocultos a la ciencia, lo que ya ha dado como resultado la identificación de dos prometedores compuestos antibióticos.
Durante décadas, los microbiólogos se han enfrentado a una limitación importante: la gran mayoría de bacterias que habitan en el planeta no pueden cultivarse fácilmente en condiciones de laboratorio. Esta dificultad ha supuesto que una parte significativa de la biodiversidad microbiana permaneciera fuera del alcance de la ciencia, limitando también el potencial de hallar nuevos compuestos útiles para la medicina o la biotecnología. Ahora, gracias a una metodología publicada en la revista Nature Biotechnology, ese obstáculo podría empezar a superarse.
El avance combina técnicas de secuenciación de ADN de última generación con herramientas de predicción bioinformática y síntesis química. Aplicado inicialmente a muestras de suelo forestal, el procedimiento permitió recuperar cientos de genomas bacterianos hasta ahora desconocidos y, lo más llamativo, la detección de dos posibles antibióticos con mecanismos de acción novedosos.
Una ventana al universo oculto de los microbios
La investigación partió de un material tan cotidiano como la tierra del bosque. A partir de esas muestras, los científicos aislaron fragmentos de ADN de gran tamaño y alta calidad. Posteriormente aplicaron la denominada secuenciación long read mediante tecnología de nanoporo, capaz de leer largas cadenas de material genético de forma continua. Este método se asemeja, según explican los propios investigadores, a resolver un rompecabezas utilizando piezas grandes y completas en lugar de millones de fragmentos diminutos, lo que agiliza y da mayor fiabilidad al proceso de reconstrucción de genomas.
Los resultados fueron sorprendentes: de un único conjunto de muestras de suelo se obtuvieron cientos de genomas bacterianos completos. Según el estudio, más del 99 % de estos genomas no tenían precedentes en la literatura científica. “Hemos conseguido por fin la tecnología que nos permite ver el universo microbiano que antes estaba fuera de nuestro alcance”, explicó el investigador principal Sean F. Brady, del laboratorio Rockefeller. “Y estamos transformando esa información en posibles antibióticos útiles. Esto es solo el comienzo”.
El hallazgo no solo amplía de forma exponencial el conocimiento sobre la biodiversidad microbiana, sino que abre la posibilidad de explorar nuevas moléculas bioactivas, ya que muchos de estos organismos poseen rutas metabólicas únicas que pueden dar lugar a compuestos con aplicaciones médicas o industriales.
De los genes a los compuestos: la estrategia synBNP
Una de las claves del trabajo fue el uso de la estrategia denominada synthetic bioinformatic natural products (synBNP). Se trata de un enfoque híbrido que combina la predicción informática con la química sintética. Mediante programas especializados, los investigadores identifican en los genomas ciertos conglomerados de genes que codifican para enzimas productoras de moléculas bioactivas. A partir de esa predicción digital, recrean en el laboratorio las estructuras químicas de esas moléculas y las ponen a prueba.
De esta manera surgieron dos compuestos con actividad antibiótica. El primero, bautizado como erutacidina, mostró la capacidad de alterar membranas bacterianas a través de una interacción inusual con la molécula de cardiolipina, un componente esencial de la membrana celular. Esta acción se tradujo en una fuerte eficacia frente a bacterias resistentes, un resultado alentador en un contexto de creciente resistencia antimicrobiana a nivel mundial.
El segundo compuesto identificado recibió el nombre de trigintamicina. Su modo de acción se centra en la proteína ClpX, una especie de “motor molecular” encargado de desplegar y procesar otras proteínas. Este mecanismo es poco común en el repertorio de antibióticos actuales, lo que lo convierte en una diana especialmente atractiva. Como explicó el equipo en la publicación de Nature Biotechnology, la trigintamicina podría constituir un punto de partida para el desarrollo de fármacos con un modo de acción completamente distinto a los disponibles en la actualidad.
La importancia de nuevos mecanismos frente a la resistencia
El problema de la resistencia a los antibióticos preocupa desde hace años a la comunidad médica internacional. Según estimaciones de la Organización Mundial de la Salud, si no se desarrollan nuevos tratamientos eficaces, para 2050 las infecciones resistentes podrían convertirse en una de las principales causas de muerte en el mundo. En este escenario, el hallazgo de compuestos como la erutacidina y la trigintamicina representa una esperanza real.
Sin embargo, los propios investigadores insisten en mantener la cautela. Estos compuestos se encuentran todavía en una fase temprana de evaluación y no han sido probados en ensayos clínicos. Entre el descubrimiento de una molécula prometedora y la llegada de un medicamento aprobado al mercado median años de pruebas de eficacia, toxicidad y seguridad. Aun así, el hecho de contar con nuevas dianas biológicas y modos de acción distintos ya supone un avance de gran relevancia.
“Los mecanismos novedosos son indispensables en la lucha contra las bacterias resistentes”, destacó Jan Burian, coautor del estudio. “El estudio de los microbios cultivables ya nos ha dado hallazgos que han transformado la vida moderna. Ahora que podemos explorar la gran mayoría que era imposible de cultivar, en el futuro se abrirán las puertas a descubrimientos igualmente transformadores”.
Una herramienta aplicable más allá del suelo
Aunque el estudio inicial se centró en la microbiota del suelo forestal, la metodología no está limitada a este entorno. El mismo procedimiento de aislamiento de ADN y secuenciación de lectura larga puede aplicarse a sedimentos marinos, aguas oceánicas o incluso al microbioma asociado a plantas.
Esta versatilidad implica que el catálogo de posibles productos naturales derivados de microbios puede expandirse de manera exponencial. Desde compuestos con aplicaciones médicas hasta sustancias útiles para la agricultura, la biotecnología ambiental o la industria alimentaria, el potencial de la técnica es enorme. Brady resumió el enfoque con sencillez: “El procedimiento es claro: aislar ADN de gran tamaño, secuenciarlo y transformarlo digitalmente en algo útil”.
Con esta hoja de ruta, la ciencia dispone ahora de un método para explorar vastas reservas de diversidad genética que permanecían ocultas. En palabras de los autores, no se trata solo de un avance técnico, sino de una nueva manera de abordar la bioprospección de microorganismos.
Desafíos y perspectivas futuras
A pesar de su potencial, la técnica también plantea desafíos. El primero es la enorme cantidad de datos que genera la secuenciación long read, lo que requiere herramientas bioinformáticas cada vez más potentes para su análisis. Además, la predicción de metabolitos a partir de genomas, aunque ha demostrado ser precisa, todavía no garantiza que todos los compuestos identificados digitalmente puedan sintetizarse de manera eficiente o sean estables.
Otro reto es el paso del laboratorio a la aplicación práctica. Aunque la erutacidina y la trigintamicina han mostrado efectos prometedores en ensayos preliminares, será necesario realizar pruebas exhaustivas para evaluar su toxicidad en organismos superiores, su estabilidad en diferentes entornos fisiológicos y su eficacia frente a infecciones reales en modelos animales y humanos.
El camino regulatorio tampoco es sencillo. El desarrollo de un antibiótico desde la fase de descubrimiento hasta su aprobación puede prolongarse entre diez y quince años, con un coste que supera los mil millones de dólares. Este contexto económico ha llevado a que muchas farmacéuticas se retiren de la investigación antibacteriana, por lo que los hallazgos académicos como el de este estudio podrían desempeñar un papel crucial para revitalizar el campo.
Un futuro prometedor en la exploración microbiana
Lo más relevante de esta investigación es que demuestra que la inmensa mayoría de la biodiversidad microbiana, que hasta ahora permanecía invisible, puede comenzar a estudiarse de manera sistemática. A través de técnicas como la secuenciación de lectura larga y la estrategia synBNP, los investigadores no solo abren nuevas posibilidades para la medicina, sino que también amplían el horizonte de lo que puede conseguirse en biotecnología.
El artículo publicado en Nature Biotechnology destaca que los resultados obtenidos son apenas un primer paso. La promesa de encontrar miles de nuevas moléculas bioactivas se perfila como una de las áreas más dinámicas de la investigación científica para las próximas décadas. Como expresó Brady, “este es solo el comienzo”.
Sin comentarios