Un grupo de investigadores de la Universidad de Manchester ha descubierto una nueva ruta para desarrollar antibióticos complejos y más eficaces utilizando la edición de genes. Este hallazgo, abre la puerta a los antibióticos del futuro, claves para luchar contra la resistencia antimicrobiana, tratar enfermedades desatendidas y prevenir futuras pandemias.
En el estudio, publicado en la revista Nature Communications, se describe cómo la edición de genes CRISPR-cas9 puede utilizarse para crear nuevas enzimas de péptido no ribosomal (NRPS) y administrar antibióticos relevantes a nivel clínico. Estas enzimas NRPS son productoras profílicas de antibióticos naturales como la penicilina. No obstante, hasta ahora, conseguir manipular dichas enzimas para que produzcan nuevos y más efectivos antibióticos ha sido todo un desafío.
Los hallazgos de la universidad inglesa serían de especial importancia teniendo en cuenta que “la aparición de patógenos resistentes a los antibióticos es una de las mayores amenazas a las que nos enfrentamos en la actualidad”, asegura el profesor de Biología Química del Instituto de Biotecnología de Manchester, Jason Micklefield. Y es que a día de hoy, la resistencia a los antimicrobianos es la causante de alrededor de 700.000 muertes cada año en todo el mundo. Esta cifra se prevé que aumente hasta los 10 millones en 2050, lo cual supondría además un coste económico de 100 billones de dólares.
La resistencia a los antibióticos también se traduce en una amenaza de algunos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU, pues favorecería que en torno a 28 millones de personas más de las previstas se verían obligadas a vivir en la pobreza extrema dentro de apenas 30 años.
Los investigadores utilizaron la edición genética para diseñar las enzimas NRPS
No obstante, esto podría cambiar. Mediante este proceso de edición de gentes, podrían producirse antibióticos mejorados que sentarían las bases para nuevos tratamientos en la lucha contra patógenos y enfermedades resistentes a los medicamentos del futuro. “El enfoque de edición de genes que desarrollamos es una forma muy eficiente y rápida de diseñar enzimas de línea de ensamblaje complejas que pueden producir nuevas estructuras antibióticas con propiedades potencialmente mejoradas”, insiste Micklefield.
Los microorganismos de nuestro entorno, como pueden ser las bacterias del suelo, han desarrollado enzimas péptido sintetasa no ribosomal (NRPS) que ensamblan aminoácidos en productos peptídicos, de forma que a menudo, tienen una actividad antibiótica muy potente. Muchos de los antibióticos más importantes desde el punto de vista terapéutico usados hoy en día, se derivan de estas enzimas NRPS. La penicilina, la vancomicina y la daptomicina, son algunos ejemplos.
Con todo, lamentablemente están surgiendo patógenos mortales que resisten a estos antibióticos, motivo por el cual la solución pasaría por crear nuevos y mejores antibióticos que evadan los mecanismos de resistencia de los patógenos. Suena bonito, pero no es tan sencillo. Los antibióticos de péptidos no ribosomales son estructuras complejas y difíciles de producir mediante métodos químicos normales. Para hacer frente a este desafío, los investigadores utilizaron la edición genética para diseñar las enzimas NRPS, intercambiando dominios que reconocen la construcción de diferentes aminoácidos, lo que lleva a nuevas líneas de ensamblaje que pueden generar nuevos productos peptídicos.
“Ahora podemos usar la edición de genes para introducir cambios específicos en enzimas NRPS complejas, introduciendo precursores de aminoácidos alternativos en estructuras peptídicas. Somos optimistas y confiamos en que nuestro nuevo enfoque pueda conducir a nuevas formas de fabricar antibióticos mejorados, que son urgentes para luchar contra los patógenos emergentes resistentes a los medicamentos”, concluye Micklefield.