Los patógenos evolucionan haciéndose fuertes ante aquello que les amenaza. Ejemplo de ello son las bacterias y su resistencia a los antibióticos existentes. Debido a diferentes características evolutivas, como genes de resistencia a los antibióticos (RAM) que se van trasmitiendo, el número de bacterias resistentes está en aumento y con ello su impacto en la salud: para 2050 se estima que se alcanzarán 10 millones de fallecimiento por RAM.
Enfrentar a las superbacterias es el objetivo de diferentes investigadores con búsqueda de nuevos antibióticos o de fórmulas que puedan acabar con estos patógenos. En este sentido, bioquímicos de Harvard allanan el camino para el desarrollo de nuevos antibióticos. ¿Cómo?: encontrando defectos en la armadura de estos agentes patogénicos que puedan servir como dianas terapéuticas.
"Existe un conjunto de máquinas de proteínas que se conservan en todas las bacterias Gram negativas que forman esta membrana"
Las bacterias Gram negativas como el acinetobacter baumanni (CRAB) están compuestas por una membrana exterior impermeable que muchos fármacos no pueden cruzar. Como resultado esta bacteria resiste a los cabarpenémicos, la familia de antibióticos que ha constituido durante años la principal herramienta para enfrentar a diferentes bacterias resistentes, tienen una alta tasa de letalidad que varía entre el 16 y el 40%, como recoge un estudio publicado en The New England Journal of Medicine.
De la misma familia son las escherichia coli. La E. coli presenta una tasa de resistencia a antibióticos utilizados habitualmente para infecciones urinarias de entre el 8,4% y el 92,9% según datos de la Organización Mundial de la Salud. También presenta una resistencia a cefalosporinas de tercera generación del 36,0%.
"Existe un conjunto de máquinas de proteínas que se conservan en todas las bacterias Gram negativas que forman esta membrana, por lo que estudiamos cada una de estas máquinas", señala Daniel Kahne, profesor Higgins de Química y Biología Química e investigador que ha estudiado durante años la fisiología bacteriana.
NUEVA CLASE DE ANTIBIÓTICOS
Las membranas gramnegativas que estudia Kahne están salpicadas de glicolípidos grandes y complejos llamados lipopolisacáridos (LPS), que actúan como una armadura protectora. Las bacterias ensamblan moléculas de LPS dentro de su citoplasma antes de moverlas a sus membranas externas. Los científicos habían sospechado durante mucho tiempo precisamente de que este proceso de varios pasos podría proporcionar nuevos objetivos para futuros antibióticos.
Las moléculas de LPS usan este puente para viajar por el citoplasma a través de una membrana interna a otra membrana y luego son alineadas en la superficie de la célula para fortalecerla
Desde 2010 el equipo de Kanhe, al que pertenece Karanbir Pahil, Ph.D. '22, lleva a cabo esta investigación en la que ha conseguido describir un "puente transenvoltura" formado por siete proteínas diferentes. Los investigadores demostraron que las moléculas de LPS usan este puente para viajar por el citoplasma a través de una membrana interna a otra membrana y luego son alineadas en la superficie de la célula para fortalecerla. Ocho años después, en 2018, reconstruyeron este puente a través de proteínas puras in vitro.
Este conocimiento de la estructura de estas superbacterias ha abierto las puertas a nuevos tratamientos que actualmente se encuentran en investigación. En un futuro se contarán con esta nueva clase de antibióticos con mecanismo molecular basado en el transporte de LPS del fármaco. "Estamos empezando a tener una comprensión bastante profunda de cómo funcionan muchas de estos procesos moleculares", señaló Andrew Kruse, profesor de química biológica y farmacología molecular en la Facultad de Medicina de Harvard,. "Creo que será increíblemente útil a la hora de diseñar antibióticos de próxima generación".