En unos años, morir por neumonía bacteriana frecuente o por una infección común podría ser común. De todas las amenazas que enfrenta la humanidad, una de las 10 principales es la resistencia a los antibióticos, según el Organización Mundial de la Salud (OMS). Según los datos de su grupo especializado (IACG), las enfermedades resistentes a los medicamentos podrían causar más de 10 millones de muertes anualmente para 2050, más del doble que ahora. El biotecnólogo español César de la Fuente, investigador principal del laboratorio que lleva su nombre, también conocido como grupo Biología artificial de la Universidad de Pensilvania, ha estado buscando durante más de una década, con la ayuda de inteligencia artificial y aprendizaje profundo (aprendizaje profundo), nuevas moléculas a las que los microorganismos aún no han aprendido a sobrevivir. Los encontró y los resucitó en nuestros ancestros neandertales y denisovanos. Ahora bien, según lo que publica Ingeniería Biomédica de la Naturaleza, en animales extintos, como el mamut. Una carrera contrarreloj en la que todo puede esconder una solución, desde especies desaparecidas hasta materia oscura microbiana, microorganismos que han dejado material genético en cualquier medio, pero que aún no han sido cultivados en laboratorio.
Si el ritmo de generación de resistencia a los antibióticos continúa como antes, la salud de la humanidad retrocederá un siglo, a la era anterior a la penicilina. Evitar este gigantesco retroceso es la misión de César de la Fuente y su laboratorio.
El descubrimiento de compuestos con potencial antibiótico en neandertales y denisovanos les abrió la puerta a cruzar la frontera de lo existente y buscar en especies desaparecidas. “Nos animó a preguntarnos: ¿por qué no explorar todos los animales, todos los organismos extintos disponibles para la ciencia?” explica De la Fuente, considerado uno de los 10 mejores investigadores del mundo.
La clave ha sido la tecnología, cuya fusión con la biología nos permite desvelar mundos hasta ahora ocultos o ya desaparecidos. “Poder explorar cientos de proteomas [conjunto completo de proteínas elaboradas por un organismo] Al mismo tiempo, hemos tenido que desarrollar un modelo de inteligencia artificial más potente que el utilizado anteriormente. Creamos un modelo de aprendizaje profundo que combina lo último en inteligencia artificial y aprendizaje automático [aprendizaje automático] basado en redes neuronales”, detalla el investigador, que denominó al sistema APEX (Desextinción de péptidos antibióticos o Desextinción de Péptidos Antibióticos).
“Nos permitió explorar organismos a lo largo de la historia evolutiva, incluidos los períodos Pleistoceno y Holoceno. Investigamos muchas especies, desde pingüinos extintos hasta el mamut o el perezoso gigante que descubrió Charles Darwin en una de sus expediciones a la Patagonia”, afirma.
De este enorme trabajo se extrajeron un total de 10.311.899 péptidos (cadenas cortas de aminoácidos unidas por enlaces químicos) y se identificaron 37.176 secuencias con actividad antimicrobiana de amplio espectro. Casi un tercio de ellos (11.035) no se encuentran en organizaciones existentes. “Debido a que estamos devolviendo a la vida moléculas que existieron hace miles de años, las bacterias patógenas contemporáneas nunca han visto y lo más probable es que no tengan mecanismos de resistencia”, explica.
Muchas de las secuencias han demostrado eficacia antimicrobiana. in vitro (placas de cultivo o placas de Petri) y algunos han sido capaces de matar bacterias patógenas contemporáneas en modelos de ratón de relevancia preclínica con una eficacia comparable a la de los antibióticos disponibles hoy en día y con dosis más bajas. Han sido probados con acceso a la piel e infecciones profundas del muslo.
Su origen, hasta ahora desconocido, ha obligado al equipo a incluso desarrollar nueva terminología. En el caso del ancestro extinto del elefante, la pequeña proteína descubierta se llama mamutsina; el que viene de Mylodon darwinii (el antepasado del perezoso descubierto por Darwin), milodonina; y equino Es el que se encuentra en la cebra actual y en sus ancestros.
El equipo también ha experimentado con la combinación de varias moléculas de la misma especie o de dos similares (mamut y elefante antiguo) por si potenciaban su actividad antimicrobiana frente a la proteína singular. También queda por ver si los microorganismos desarrollan resistencia a estos nuevos compuestos y en cuánto tiempo. “Está en la lista”, dice De la Fuente.
“Este trabajo nos permite retroceder en el tiempo y encontrar diferentes secuencias, una diversidad de moléculas que pueden ayudarnos a lidiar con la resistencia a los antibióticos y, quizás, otros problemas. Siempre pensamos en el ADN para explorar la vida, pero este trabajo propone empezar a utilizar las moléculas como fuentes de información evolutiva, ver cómo progresaron o qué tipo de mutaciones se produjeron a lo largo del tiempo, aprender más sobre nuestro propio sistema inmunológico y, tal vez, predecir cómo evolucionará”, concluye.
El siguiente paso es formalizar acuerdos con farmacéuticas y superar el nivel preclínico en modelos de ratón para pasar a ensayos en humanos o incluso crear una empresa surgida del laboratorio de César de la Fuente para completar lo conseguido a nivel académico.
Luis Ostrosky, jefe de enfermedades infecciosas y epidemiología de UTHealth Houston (Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas) y ajeno a las investigaciones de De la Fuente, elogia la línea adoptada ante una emergencia que considera real. “Estamos en una época muy peligrosa en la historia de la medicina porque la resistencia a los antimicrobianos está aumentando. En la práctica médica cotidiana nos encontramos con infecciones que no son tratables con los antibióticos que existen ahora y eso es muy grave porque la medicina depende del uso de antibióticos para cosas tan rutinarias como cirugías, terapias o trasplantes. “Estamos llegando a la era post-antibióticos, cuando ya no tendremos recursos que funcionen y estamos constantemente buscando otros nuevos”.
Estamos llegando a la era post-antibióticos, cuando ya no tendremos recursos que funcionen y estamos constantemente buscando otros nuevos.
Luis Ostrosky, jefe de enfermedades infecciosas y epidemiología de UTHealth Houston
En este sentido, el investigador, formado en la Universidad Nacional Autónoma de México, defiende todas las líneas de investigación. “Los mejores antibióticos que hemos tenido en la historia de la medicina provienen de la naturaleza”, destaca para señalar hallazgos en plantas, insectos y otros animales, como el tiburón. “Este tipo de investigación [la del César de la Fuente Lab] Siempre me ha parecido muy interesante. “Estamos viendo antibióticos en especies extintas que no están presentes en la naturaleza desde hace miles o millones de años, por lo que no han sufrido presión evolutiva”, apunta.
Ostrosky destaca que es una carrera permanente que tiene una dificultad añadida: “Los antibióticos no son un buen negocio para la industria farmacéutica porque generalmente sus cursos son muy cortos: los pacientes se curan rápido y en la industria farmacéutica el dinero está en enfermedades. Crónicas. Constantemente los vemos salir del mercado después de 10 años y volver a entrar y salir. “Necesitamos otro tipo de incentivos que nos den la seguridad de contar con los antibióticos que necesitaremos en el futuro”.
El especialista señala apoyos gubernamentales, que ya se han implementado en Europa y Estados Unidos, o un “modelo de suscripción” para que las empresas no dependan tanto de las ventas y que represente un incentivo fijo. “Hay muchos modelos económicos, pero ahora mismo definitivamente necesitamos un cambio de mentalidad en la industria farmacéutica”. En este sentido, aboga por un papel más activo de la Organización Mundial de la Salud y por la colaboración de agencias norteamericanas y europeas.
Defiende esta necesidad porque considera “correcta” y “realista” la advertencia de la OMS. “Si no se toman medidas, podríamos ver un mundo en el que sería inseguro someterse a una cirugía o administrar quimioterapia, lo que reduce las defensas de los pacientes. Desafortunadamente, no es raro tener conversaciones sobre el final de la vida con algunos pacientes que tienen infecciones que no son tratables”.
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