Nuevos antibióticos en el mar
Unos buzos recolectan hojas de Posidonia oceanica en la bahía de Calvi (Córcega). En esta planta se han encontrado numerosos 'Planctomycetes'. Foto: Christian Jogler

El mar puede ser la solución al problema creciente de la resistencia a los antibióticos. Cerca de las tres cuartas partes de todos estos fármacos clínicamente relevantes son sustancias naturales, producidas por bacterias. Sin embargo, los antibióticos que están disponibles actualmente pierden efectividad y un número creciente de patógenos se está volviendo resistente.

Por ello hay una necesidad urgente de nuevos antibióticos, pero en la actualidad menos del 1% de las especies conocidas de bacterias están disponibles para la búsqueda de sustancias activas. El 99% restante se considera imposible de cultivar y, por lo tanto, apenas se estudia por los científicos.

Además, la capacidad de producir antibióticos no se distribuye uniformemente entre las bacterias. “Principalmente son microorganismos con estilos de vida complejos, una biología celular inusual y genomas grandes”, explica el microbiólogo Christian Jogler, de la Universidad alemana Friedrich Schiller Jena.

“Estos organismos -añade- producen compuestos antibióticos y los despliegan en la lucha contra otras bacterias por nutrientes y hábitats. Cualquier lugar donde estas batallas microbiológicas por los recursos tengan lugar y los nutrientes sean escasos, es un sitio prometedor para buscar posibles productores de antibióticos”.

Buzos en el mar en busca de nuevos antibióticos

Y así actuaron los investigadores dirigidos por Jogler. Con la ayuda de robots de buceo y buzos, buscaron Planctomycetes en unas 10 áreas marinas. “Sabemos que Planctomycetes viven en comunidades con otros microorganismos y compiten con ellos por hábitat y nutrientes”, recuerda Jogler, para explicar por qué este grupo de bacterias es de interés para los investigadores.

Los organismos pertenecientes a este grupo carecen de mureína en su pared celular. La mureína es un importante heteropolímero presente en la mayoría de las paredes celulares bacterianas que sirve como componente protector en el esqueleto de la pared celular.

En su lugar, las paredes se componen de una glicoproteína rica en glutamato. Además, poseen estructuras internas más complejas que las que se encuentran en los procariontes típicos.

Cultivos puros de 79 nuevos ‘Planctomycetes’

Aunque no tienen núcleo en el sentido eucariota, el material nuclear está a veces dentro de una doble membrana. Además de este nucleoide, hay otros dos compartimientos separados por membranas: el riboplasma (o pirelulosoma), que contiene ribosomas con las proteínas asociadas, y el parifoplasma que no contiene ribosomas.

Con muestras del Mediterráneo, Mar del Norte, Mar Báltico y Mar Negro, así como del Atlántico, Pacífico y el Océano Ártico, los científicos crearon cultivos puros de 79 nuevos Planctomycetes. “Estos cultivos puros juntos representan 31 géneros nuevos y 65 especies nuevas”, agrega la doctora Sandra Wiegand, autora principal del estudio publicado en Nature Microbiology.

Planctomycetes antibióticos
Micrografía electrónica de la bacteria ‘Gemmata obscuriglobus’, un ‘Planctomycetes’ conocido por su morfología de membrana altamente compleja, que ilustra morfologías representativas. Barra de escala = 500 nm. Foto: Santarella-Mellwig R et al. PLoS Biology

Este equipo de investigadores alemanes utilizó métodos bioinformáticos y microscópicos para caracterizar los cultivos puros recién obtenidos. “El análisis bioinformático fue holístico en su enfoque”, matiza Wiegand.

Se estudió el potencial para producir moléculas pequeñas como los antibióticos, al igual que los procesos de transducción de señales celulares. Estos últimos son una medida de la complejidad del estilo de vida microbiano y, por lo tanto, un indicador más hacia la producción de antibióticos.

“Los resultados de estos análisis demuestran que los Planctomycetes recién obtenidos tienen estilos de vida extraordinariamente complejos y el potencial de producir nuevos antibióticos“, añade la investigadora.

Nuevos mecanismos inesperados de división celular bacteriana

Los científicos pudieron proporcionar confirmación experimental de algunos de sus análisis bioinformáticos en este estudio. Entre otros asuntos, investigaron la biología celular de los Planctomycetes aislados. “Se dividen de una manera muy diferente a todas las otras bacterias patógenas importantes”, destaca Jogler.

Además, la investigación demuestra nuevos mecanismos inesperados de división celular bacteriana. Sin embargo, sobre todo, el estudio proporciona evidencia impresionante de que, supuestamente, las bacterias no cultivables pueden obtenerse y caracterizarse en cultivo puro.

“El cultivo basado en hipótesis y la caracterización holística son esenciales para descubrir algo realmente nuevo y abrir nuevas vías terapéuticas”, aclara Jogler. Este experto en Interacciones Microbianas se complace de haber encontrado un entorno ideal para su investigación sobre antibióticos procedentes del mar en la Universidad Friedrich Schiller, con su Cluster de Excelencia Balance of the Microverse.

Científicos españoles en la investigación de los nuevos antibióticos del mar

Además del equipo de la Universidad de Jena, los investigadores de las siguientes instituciones también participaron en este estudio: Universidades de Radboud Nijmegen y Wageningen (Holanda), Colección Alemana de Microorganismos y Cultivos Celulares en Braunschweig, Universidad Técnica de Dresde, Instituto de Tecnología Karlsruhe, Centro Andaluz de Biología del Desarrollo de Sevilla, Instituto Leibniz para la Investigación del Mar Báltico en Warnemünde, Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen, Universidad noruega de Bergen, Universidad portuguesa de Oporto, Universidad de Minería y Tecnología de Freiberg, Universidad de Stuttgart, Universidad de Stanford, Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones en Braunschweig y los Institutos Nacionales de Salud de Bethesda.

Cabe recordar que la Organización Mundial de la Salud (OMS), junto con la iniciativa Medicamentos para Enfermedades Olvidadas, fomenta desde hace unos años la investigación y el desarrollo de nuevos antibióticos, mediante colaboraciones público-privadas, y bajo la fórmula jurídica de Alianza.

Para el año 2023, la Alianza tiene como objetivo desarrollar y proporcionar hasta cuatro nuevos tratamientos mediante la mejora de los antibióticos existentes y la aceleración de la entrada de nuevos fármacos.

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