Los antibióticos pueden salvar la vida de las personas que padecen infecciones bacterianas graves, como neumonía y meningitis. Los medicamentos son letales para las bacterias, pero algunas bacterias contraatacan desarrollando resistencia a los antibióticos, y algunos no solo resisten el ataque, pero convierta las drogas letales en comida.

Los científicos han entendido poco sobre cómo las bacterias logran consumir antibióticos de forma segura, pero una nueva investigación de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis arroja luz sobre los pasos clave del proceso.

Los resultados, publicado el 30 de abril en Biología química de la naturaleza , podría conducir a nuevas formas de eliminar los antibióticos de la tierra y el agua, dijeron los investigadores. La contaminación ambiental con antibióticos promueve la resistencia a los medicamentos y socava nuestra capacidad para tratar infecciones bacterianas.

"Hace diez años nos dimos cuenta de que las bacterias pueden ingerir antibióticos, y todos se sorprendieron por ello, "dijo el autor principal Gautam Dantas, Doctor, un profesor asociado de patología e inmunología, de microbiología molecular, y de ingeniería biomédica. "Pero ahora está empezando a tener sentido. Es solo carbono, y donde sea que haya carbono, alguien descubrirá cómo comerlo. Ahora que entendemos cómo lo hacen estas bacterias, podemos empezar a pensar en formas de utilizar esta capacidad para deshacernos de los antibióticos donde están causando daño ".

La resistencia a los medicamentos es un problema grave y cada vez más grave que amenaza con hacer retroceder la atención médica a una época en la que aún no se habían descubierto los antibióticos y las enfermedades infecciosas eran la principal causa de muerte en todo el mundo.

Las prácticas industriales y agrícolas modernas están acelerando el aumento de la resistencia a los antibióticos al saturar el medio ambiente con fármacos activos. En India y China, que juntos producen la gran mayoría de los antibióticos del mundo, Las fábricas farmacéuticas a veces vierten desechos cargados de antibióticos en las vías fluviales locales. En los Estados Unidos, algunos agricultores agregan antibióticos a la alimentación de sus animales para ayudar a que su ganado crezca, que produce desechos cargados con las drogas.

Las bacterias comparten fácilmente material genético. Entonces, cuando los antibióticos se infiltran en el agua y el suelo, las bacterias residentes responden diseminando genes de resistencia a los antibióticos a través de la comunidad.

Dantas, investigador postdoctoral y primer autor Terence Crofts, Doctor, y sus colegas querían comprender cómo algunas bacterias ambientales no solo resisten los antibióticos, pero aliméntate de ellos. Estudiaron cuatro especies de bacterias del suelo relacionadas lejanamente que prosperan con una dieta de penicilina sola. La penicilina fue el primer antibiótico descubierto, pero ha caído en desgracia debido a la resistencia. Otros miembros de la familia de las penicilinas, como la amoxicilina y la ampicilina, siguen siendo eficaces y se prescriben ampliamente para tratar infecciones bacterianas.

Los investigadores encontraron tres conjuntos distintos de genes que se activaron mientras las bacterias comían penicilina, pero inactivos mientras las bacterias comían azúcar. Los tres conjuntos de genes corresponden a tres pasos que toman las bacterias para transformar un compuesto letal en una comida.

Todas las bacterias comienzan neutralizando la parte peligrosa del antibiótico. Una vez que se desarma la toxina, cortan una porción sabrosa y se la comen.

Comprender los pasos involucrados en la conversión de un antibiótico en alimento podría ayudar a los investigadores a realizar bioingeniería de bacterias para limpiar el suelo y las vías fluviales contaminadas con medicamentos y, por lo tanto, ralentizar la propagación de la resistencia a los medicamentos. Las bacterias del suelo que se alimentan naturalmente de antibióticos son delicadas y difíciles de manipular. Pero una especie más manejable como E. coli podría potencialmente diseñarse para alimentarse de antibióticos en tierras o aguas contaminadas.

Crofts y Dantas demostraron que podían dar a E. coli la capacidad de sobrevivir y prosperar con penicilina. La bacteria normalmente requiere azúcar, pero con alguna modificación genética y la adición de una proteína clave, floreció con una dieta de penicilina sin azúcar.

"Con un poco de ingeniería inteligente, es posible que podamos modificar las bacterias para descomponer los antibióticos en el medio ambiente, "Dijo Crofts.

Cualquier proyecto de bioingeniería de este tipo tendría que incluir un plan para acelerar el proceso de ingestión de antibióticos. La forma en que las bacterias del suelo eliminan de forma natural los antibióticos del medio ambiente es eficaz pero lenta. Posiblemente no podrían manejar las cantidades de antibióticos cerca de las fábricas farmacéuticas y en las instalaciones de alcantarillado.

"No se puede simplemente empapar un campo con estas bacterias del suelo hoy y esperar que limpien todo, "Dijo Dantas." Pero ahora sabemos cómo lo hacen. Es mucho más fácil mejorar algo que ya tienes que intentar diseñar un sistema desde cero ".