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Las bacterias resistentes a los antibióticos fueron responsables de casi 5 millones de muertes en todo el mundo en 2019, como se detalla en El Lanceta. El ascenso y la caída de los antibióticos es un tema profundamente personal para el Dr. Ana Santos, que dirigió el proyecto REBELLION, financiado por la UE.
Crédito de la foto: sruilk/Shutterstock.com
Seis tipos de bacterias resistentes causan el mayor daño. Según la Organización Mundial de la Salud, las enfermedades resistentes a los medicamentos podrían provocar directamente 10 millones de muertes en 2050.
Los miembros de mi familia murieron a causa de infecciones. Empecé a darme cuenta de que estábamos retrocediendo en el tiempo: nuestros antibióticos ya no eran eficaces.
Dr. Ana Santos, REBELIÓN
Santos ha participado en los esfuerzos por reducir estas preocupantes cifras: dirigió un proyecto de investigación que recibió financiación de la UE para construir pequeños robots que puedan matar bacterias resistentes. El proyecto, denominado REBELLION, duró 39 meses hasta abril de 2023.
Santos agregó: “Me encontré con este concepto de máquinas moleculares que se introducen en las células. Necesitamos empezar a pensar fuera de la caja.«
Al médico escocés Alexander Fleming se le atribuye el descubrimiento de la penicilina, el primer antibiótico verdadero, en 1928. La penicilina es producida por un tipo específico de moho. Se salvaron millones de vidas cuando se descubrieron más antibióticos, a menudo producidos por bacterias del suelo.
Sin embargo, las bacterias desarrollaron diferentes mecanismos de defensa para resistir los antibióticos, lo que equivalía a una competencia armamentista.
Límites bacterianos
Santos estaba investigando cómo las bacterias sobreviven y mueren debido a la desnutrición cuando sus dos familiares y un amigo murieron a causa de una enfermedad. Por ello, decidió cambiar el enfoque de sus estudios.
“Me sentí frustrado porque reconocí este problema urgente y no hice nada al respecto. Cada vez más personas mueren por infecciones resistentes a los antibióticosexplicó Santos.
Consiguió la ayuda de especialistas en el campo y trabajó con un equipo en España para estudiar el mecanismo por el cual pequeños dispositivos moleculares atraviesan microorganismos. Los dispositivos constan de dos moléculas unidas por un enlace químico; Cuando la luz incide sobre ella, la parte superior de la molécula gira rápidamente como un taladro.
De manera similar a cómo encaja una llave en una cerradura, los antibióticos a menudo se adhieren a una proteína bacteriana específica. El problema es que los gérmenes tienen la capacidad de cambiar físicamente e inutilizar la llave de la cerradura. Los antibióticos no se almacenan en su interior.
La teoría detrás de las nanomáquinas es que a los gérmenes les resultaría más difícil atravesarlas.
Santos introdujo estos dispositivos para matar insectos como parte de REBELLION.
Asesino de superbacterias
Básicamente, son animales pequeños junto a bacterias más grandes, ya que sus dos mitades miden menos de 100 nanómetros, o una milésima parte del diámetro de un cabello humano.
En su laboratorio, Santos liberó grandes cantidades de sus nanomáquinas en grupos de bacterias. Cuando las bacterias fueron expuestas a la luz, las máquinas se adhirieron a ellas y comenzaron a perforar y girar.
Santos se emocionó cuando vio células bacterianas cubiertas de pequeños agujeros bajo su microscopio.
Pruebas posteriores descubrieron que una variedad de cepas que comúnmente infectan a los humanos podrían morir a causa de pequeños barrenadores.
Luego adoptó un enfoque diferente, utilizando menos equipo, para combatir la superbacteria mortal conocida como resistente a la meticilina. estafilococos aureus o MRSA, que ocurre con especial frecuencia en los hospitales. La probabilidad de dañar las células humanas se reduciría con una menor concentración de la máquina.
Los dispositivos penetraron lo suficiente en el MRSA como para hacerlo nuevamente susceptible a los antibióticos.
Santos agregó además: “Es muy difícil que las bacterias desarrollen resistencia a este efecto. Es como arrojarles bombas.«
curandero de heridas
Los investigadores deben asegurarse de que las nanomáquinas sean seguras para usar en humanos antes de usar esta nueva arma contra bacterias resistentes. Hay que garantizar que el objetivo sea gérmenes y células no humanas.
La naturaleza de carga positiva de las nanomáquinas es motivo de esperanza. Como resultado, prefieren unirse a bacterias cargadas negativamente en lugar de células humanas más neutrales.
Cuando Santos introdujo las nanomáquinas en los gusanos, no se observó ningún efecto negativo. Para llevar este enfoque a los pacientes, se está preparando para la siguiente fase, que implica pruebas de seguridad en ratones.
Si tiene éxito, es posible que se trate primero a los pacientes con infecciones de heridas, en particular aquellos con quemaduras graves que son más susceptibles a la infección.
Las nanomáquinas podrían aplicarse tópicamente y activarse con luz para penetrar las bacterias que causan la herida.
El mejor equipo europeo
Las nanomáquinas han estado en el centro de atención antes.
El profesor Ben Feringa de la Universidad de Groningen (Países Bajos) recibió el Premio Nobel de Química en 2016 por el desarrollo de nanomáquinas con motores moleculares que podían activarse con luz ultravioleta.
Cuando se exponen a la luz, las moléculas sufren un cambio de forma que las hace útiles como interruptores o disparadores. Feringa incluso desarrolló un nanocoche de una sola molécula que podría funcionar sobre una superficie de cobre.
Ayuda a liderar una iniciativa de investigación financiada por la UE que enseña a los aspirantes a científicos sobre máquinas moleculares. La iniciativa de cuatro años y medio, denominada BIOMOLMACS, finaliza en junio de 2024.
Aunque todavía no han llegado a los hospitales, los científicos y médicos están entusiasmados con la posibilidad de utilizar nanomáquinas para curar a los pacientes con cáncer. Los efectos secundarios de varios tratamientos contra el cáncer disponibles en el mercado hoy en día incluyen pérdida de cabello, náuseas, fatiga y un sistema inmunológico debilitado. Esto se debe a que los medicamentos pueden dañar las células sanas circundantes.
En el futuro, es posible que las nanomáquinas penetren en cualquier tumor y administren medicamentos que destruyan las células cancerosas directamente en el cáncer del paciente.
La profesora María Vicent, supervisora de BIOMOLMACS, de la Fundación de Investigación Biomédica de Valencia en España, está desarrollando pequeños transportadores que administran medicamentos a las células de cáncer de mama.
Otro supervisor es el profesor Jan van Hest de la Universidad Tecnológica de Eindhoven en los Países Bajos. Está desarrollando materiales que pueden usarse para administrar vacunas o nanomedicinas dentro de las células, particularmente en las células cancerosas.
Otros expertos respetados de toda Europa han aportado su experiencia a Van Hest, Vicent y Feringa.
El profesor Remzi Becer, de la Universidad de Warwick (Reino Unido), está desarrollando nanopartículas poliméricas para administrar terapias genéticas en ubicaciones específicas de los pacientes en el futuro. Debido a que las partículas pueden actuar como claves para abrir las células del cuerpo, a menudo son azúcares recubiertos.
Estos azúcares sintéticos pueden interactuar con las membranas celulares, dándole a la partícula una llave para abrir la puerta e introducir un gen en la célula.
Remzi Becer, profesor, Universidad de Warwick
Becer supervisa el proyecto con quince estudiantes de posgrado y asesora a dos científicos que inician su carrera.
Las nanopartículas lipídicas, o pequeñas esferas hechas de lípidos que pueden ingresar a las células sin dañarlas, son el tema de investigación del profesor Robin Shattock del Imperial College de Londres en el Reino Unido. Las nanopartículas lipídicas supusieron el verdadero avance en el desarrollo de las vacunas contra la COVID-19.
Talento emergente
Estos investigadores europeos de primer nivel podrían formar a la próxima generación de profesionales médicos.
Bécer agregó: “El próximo gran cambio para la industria farmacéutica será entrenar nuestros genes para prevenir o combatir el cáncer.«
Según él, BIOMOLMACS podría preparar a los científicos para puestos en algunas empresas que desarrollan nanomáquinas para administrar este tipo de medicina biológica a órganos específicos.
Mientras tanto, Santos de REBELLION espera que sus hallazgos puedan ayudar a los pacientes con cáncer, cuyos tratamientos a menudo los dejan vulnerables a infecciones bacterianas.
Santos concluyó: “Mi buen amigo había vencido el cáncer pero luego murió a causa de una infección. Recuerdo cuando el médico dijo: «La bacteria es resistente a todo; no hay nada que podamos hacer al respecto».«
Quiere asegurarse de que los médicos nunca tengan que decir algo así.
La UE financió la investigación de este artículo a través de las Acciones Marie Skłodowska-Curie (MSCA).
Referencia de la revista:
Colaboradores de resistencia antimicrobiana (2023) Carga global de resistencia bacteriana a los antimicrobianos en 2019: un análisis sistemático. lanceta. doi:10.1016/S0140-6736(21)02724-0.
Fuente: https://projects.research-and-innovation.ec.europa.eu/horizon-magazine
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