Luego de 30 años... un nuevo y prometedor antibiótico

Desde 1930 en adelante los antibióticos han revolucionado nuestra forma de vivir. En 1928 el microbiólogo Alexader Fleming descubría la penicilina, una enzima activa proveniente del hongo de tierra Penicillum notatum, la cual era capaz de destruir las membranas de las bacterias en un proceso que Fleming denominó lisis. El descubrimiento de la penicilina se popularizó luego de la segunda guerra mundial, gracias al aporte de los productores cerveceros cuya tecnología permitió la producción masiva del antibiótico.

Luego de los descubrimientos de Fleming muchos científicos se volcaron al estudio de microorganismos ambientales en búsqueda de otros antibióticos capaces de eliminar a las bacterias patógenas. Y, vale la pena decirlo, tuvieron mucho éxito. Las enfermedades causadas por bacterias parecían cosa del pasado...

Pero la naturaleza suele tener muchas herramientas a su disposición para evitar los desbalances. Los médicos comenzaron a utilizar los antibióticos de manera descontrolada, incluso de forma preventiva. Las altas concentraciones de antibióticos en el cuerpo comenzaron a atacar a toda la flora microbiana presente en el cuerpo. Esto generó automáticamente una selección hacia los microorganismos resistentes. La resistencia a antibióticos en los microorganismos es genética y los genes que codifican para la resistencia suelen encontrarse en una estructura genética llamada "plásmido". El plásmido es una estructura circular de ADN que se encuentra dentro de la célula de la bacteria pero no está asociado a su material genético. Esto permite a las bacterias transferir este trozo de ADN a otras bacterias, y de hecho lo hacen frecuentemente. El problema es que esta transferencia horizontal de genes no es especie-específica: esto implica que una bacteria de una especie puede transferirle el plásmido a una bacteria de otra especie.

Las bacterias patógenas en algún momento comenzaron a "recibir" genes de resistencia a antibióticos. Por otra parte los antibióticos también comenzaron a utilizarse en el ganado, ya que brindan los mismos beneficios para los demás animales (además del humano). Las enormes cantidades de antibióticos generaron una respuesta desmedida en los microorganismos los cuales comenzaron a volverse cada vez más resistentes.

Un ejemplo de resistencia microbiana en ambientes con altas concentraciones de antibióticos se da en las enfermedades intrahospitalarias. Este tipo particular de enfermedades se produce por bacterias que viven dentro de los hospitales y se transmiten entre pacientes. El problema de estas bacterias es que poseen multiresistencias a antibióticos. Esto significa que poseen plásmidos que codifican para la resistencia a varios antibióticos. Ejemplos de esto son Clostridium difficile y Staphylococcus aureus MR (o MRSA por las siglas inglesas Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus). Estos microorganismos causan enfermedades que, de no ser curadas, pueden causar la muerte del paciente. El problema radica en que, debido a que son resistentes a los antibióticos, es muy difícil curarlas.

Ejemplo de un plásmido con multiresistencia

Desde el descubrimiento de la vancomicina, en 1987, no se lograron identificar nuevos antibióticos. Y, para nuestro pesar, Clostridium difficile ha conseguido volverse resistente a este antibiótico. Con esta nueva resistencia y la resistencia adquirida de otros patógenos a los antibióticos nuestras opciones comenzaron a agotarse. La posibilidad de volver a un mundo semejante a aquel previo al descubrimiento de los antibióticos se estaba convirtiendo cada vez más en una realidad.

Sin embargo, de todos los microorganismos que conocemos actualmente una gran proporción (más del 80%) son denominados "microorganismos no cultivables". Estos microorganismos tienen la característica de no crecer en nuestros medios de cultivo tradicionales. Podemos detectarlos genéticamente, pero nunca los hemos visto crecer. Y al no poder cultivarlos no podemos estudiar sus características metabólicas, entre ellas la producción de compuestos tipo antibióticos.

El grupo de investigadores liderado por Kim Lewis ha diseñado una estrategia para poder "observar" el metabolismo de los microorganismos no cultivables. Han logrado esto a través de diseñar un aparato denominado iChip que permite aislar células de microorganismos en el medio ambiente. Por lo tanto no es necesario aislar y recultivar al microorganismo, sino que simplemente sigue su vida normal en el ambiente, pero puede ser estudiado. Así, este grupo de investigadores logró detectar un compuesto producido por la bacteria Eleftheria terrae capaz de matar a bacterias multirresistentes sin generar nuevas resistencias. Este nuevo antibiótico, denominado teixobactin, está siendo probado actualmente en ratones y se cree que las primeras pruebas en humanos serán realizadas en dos años más. A pesar que el tiempo parece largo, si este antibiótico posee las mismas características que la vancomicina podemos suponer que tendremos al menos 30 años más antes que las bacterias comiencen a mostrar resistencia a este nuevo antibiótico. Aunque a largo tiempo, este descubrimiento suena prometedor y refrescante. Esperemos que así sea.

Bibliografía:

-Losee L. Ling, Tanja Schneider, Aaron J. Peoples, Amy L. Spoering, Ina Engels, Brian P. Conlon, Anna Mueller, Till F. Schäberle, Dallas E. Hughes, Slava Epstein, Michael Jones, Linos Lazarides, Victoria A. Steadman, Douglas R. Cohen, Cintia R. Felix, K. Ashley Fetterman, William P. Millett, Anthony G. Nitti, Ashley M. Zullo, Chao Chen and Kim Lewis (2015). A new antibiotic kills pathogens without detectable resistance. Nature. doi:10.1038/nature14098.

-Heidi Ledford (2015). Promising antibiotic discovered in microbial ‘dark matter’. Nature News. Publicado el 7 de Enero de 2015.

La lucha contra los microorganismos: ¿por qué queremos librarnos de ellos?

Una pregunta justa es ¿por qué debemos vivir junto con los microorganismos? Después de todo asociamos a estas diminutas criaturas con nuestras peores pesadillas: malaria, síndrome urémico hemolítico, cólera... Instintivamente cuando hablamos de microorganismos (sin contar por supuesto a los virus) pensamos en infinidad de enfermedades capaces de causarnos mucho dolor e, inclusive, la muerte. Muchas personas, y particularmente los publicistas, nos orientan a creer que un mundo "sin bacterias" sería idílico. Y así publicitan una batería de productos antimicrobianos de todo tipo. Pero, ¿cuál es realmente la función de los microorganismos entre nosotros y, más importante, en la naturaleza?

Moyasimon: animé japonés de un adolescente capaz de ver a los microorganismos

Los microorganismos en nosotros: una simbiosis exitosa

Algo importante de entender es cuán significativos son los microorganismos en nuestro propio cuerpo. Lógicamente, cuando nos vemos al espejo pensamos en nosotros como seres humanos. Los microorganismos son insignificantes (organismos unicelulares que viven exclusivamente para reproducirse una y otra ves). Si consideramos nuestra biomasa (la masa que corresponde a nuestro sistema biológico), se estima que 2 kilogramos de nuestro peso corresponden a microorganismos (en un adulto promedio). Esto puede no parecer gran cosa, pero ¿qué sucede si contabilizamos las células "humanas" contra las células "microbianas" en nuestro cuerpo? La proporción de células humanas es 10 veces menor que la cantidad de células microbianas. O sea, somos más "microorganismo" que "humano". Esto se incrementa si consideramos los genes presentes en nuestro cuerpo. En este aspecto los microorganismos nos superan en una proporción de 1000 a 1.

El genoma humano comparado con el microbioma.

Esta gran diversidad de microorganismos en nuestro cuerpo nos está tratando de indicar algo: si hay tantos microorganismos en nuestro cuerpo algo deben estar haciendo. Analicemos los hechos: no estamos muertos, no estamos continuamente enfermos, no estamos débiles. Esto implica que los microorganismos que habitan nuestro cuerpo no nos están haciendo daño. Pero, ¿cuál es su función?

A medida que la ciencia microbiológica avanza más y más nos percatamos de la gran diversidad de funciones que poseen los microorganismos que nos habitan. En primer lugar, los microorganismos generan una barrera efectiva contra cualquier otro microorganismo que quiera invadir nuestro cuerpo. Son una armadura protectora que compite eficazmente contra cualquier microorganismo que quiera "romper" la estabilidad en la que se encuentran. Esto sucede tanto en el exterior de nuestro cuerpo (la piel) como en los tejidos internos (por ejemplo el tracto intestinal). Podemos aislar microorganismos de casi cualquier parte de nuestro cuerpo (a excepción de nuestra sangre y otros tejidos especiales) y podemos aislar productos bacterianos (proteínas, enzimas, azúcares) de todo nuestro cuerpo, sin excepción.

Por otra parte los microorganismos de nuestro cuerpo "entrenan" a nuestro sistema inmune. Básicamente lo activan a fin de que nuestro sistema inmune sea capaz de reconocer a los microorganismos "buenos" de los "malos" y que lo logre rápida y eficientemente. Esto se ha descubierto recientemente, pero ha ganado un gran impulso debido a nuestra actual crisis de funcionalidad de antibióticos.

Los microorganismos también nos alimentan. Nuestro cuerpo es bastante limitado para la extracción de nutrientes y procesamiento de alimentos. El metabolismo microbiano es mucho más variado, lo que permite la degradación de diversas fuentes de nutrientes orgánicos e inorgánicos. Asimismo, los microorganismos son capaces de producir vitaminas, las cuales nosotros no las producimos pero sí las necesitamos. Los microorganismos que viven en nuestro tracto digestivo nos aportan una gran variedad de vitaminas que utilizamos en nuestro metabolismos. ¡Incluso nos aportan aminoácidos esenciales para nuestro aparato celular!

Nuestro interés por comprender el rol de los microorganismos en nuestro cuerpo nos ha llevado incluso a iniciar el Proyecto Microbioma Humano, el cual busca dilucidar cual es la diversidad y función de los microorganismos presentes en nuestro cuerpo. Este proyecto posee importantes implicaciones en la medicina, pudiendo dar respuestas sobre la resistencia de los microorganismos a los antibióticos, la inmunidad adquirida naturalmente, el desarrollo de terapias metabólicas e incluso el impacto a nivel psicológico y neuronal de los microorganismos.

Los microorganismos en el ambiente: una historia conocida

Una frase muy utilizada, pero al mismo tiempo muy desestimada es que "los microorganismos fueron los primeros seres vivos en la Tierra y de ellos descendemos". La frase refleja someramente el significado real de la presencia de los microorganismos. Raramente pensamos en los microorganismos como una fuerza de modificación masiva del ambiente. Sin los microorganismos no habría oxígeno disponible en la atmósfera. La fotosíntesis fue un invento de ellos hace aproximadamente 2500 millones de años. ¿Somos capaces de imaginarnos a la tierra antes de esto? Gracias al aumento en la concentración de oxígeno la Tierra posee una capa de ozono que bloquea la incidencia de los rayos ultravioletas (UV), los cuales son extremadamente dañinos para el ADN y el ARN, nuestro material genético. Los microorganismos aprendieron a fijar el carbono, el nitrógeno y el fósforo en moléculas orgánicas, las cuales son fácilmente degradadas por otros organismos vivos. Esto permitió la quimioheterotrofía, metabolismo que abunda en nuestro planeta actualmente.

Los microorganismos son capaces de reducir las concentraciones de productos tóxicos, orgánicos e inorgánicos. Reducen compuestos tóxicos en la tierra, el agua y el aire. Protegen muchos alimentos modificándolos en subproductos más valiosos para nosotros (yogures, alcoholes, vinagres, etc.). En síntesis, nos protegen y protegen la estabilidad del ambiente. Pero, entonces, ¿por qué estamos tan obsesionados en eliminar a los microorganismos de nuestro entorno? La respuesta a esto es la falta de información y el miedo. Pensamos en los microorganismos como en enemigos a los que debemos vencer. Pero realmente la situación es la opuesta. Una analogía es el temor del público a los tiburones. Uno piensa en un tiburón como una máquina asesina. Sin embargo de las casi 250 especies conocidas de tiburones solo 4 registran ataques a seres humanos. Aún así nos alegramos de ver a un tiburón en una red, sin importar si este es realmente una amenaza para el público.

Es muy importante comenzar a tomar consciencia de nuestra relación con los microorganismos. Su prevalencia en nuestro planeta es vital tanto para nosotros como para el planeta cuando nosotros ya no estemos. Ellos han originado toda la vida que conocemos y lo volverán a hacer. Somos tan conscientes de la capacidad de los microorganismos que esterilizamos las naves que llevamos al espacio y a otros planetas por temor de que los microorganismos sean capaces de colonizar nuevos ambientes. En un futuro tal vez sean nuestros emisarios para la colonización de nuevos planetas. Hoy estamos aprendiendo el idioma de los microorganismos: saber como "hablan" nos permitirá "hablar con ellos". Los límites de esto son excitantes y desconocidos. Pero si de algo estamos seguros es que los microorganismos son de vital importancia para nosotros y nuestro medio ambiente.