Por definición, los antibióticos matan las bacterias. Sin embargo, Los investigadores de TU Delft han logrado diseñar bacterias para producir cantidades prometedoras de un antibiótico carbapenémico simple. Los antibióticos carbapenémicos son eficaces contra muchas bacterias y, por lo general, solo se usan cuando fallan otros antibióticos. Actualmente solo se producen de forma sintética, un proceso costoso que también genera desechos químicos. Esta investigación sugiere que al usar bacterias como "fábricas vivientes, "Los carbapenémicos también podrían producirse biológicamente.

Los antibióticos nos rodean. Si extrae un puñado de tierra de un jardín al azar, es probable que contenga un antibiótico que aún se desconoce. Los microbios producen de forma natural pequeñas cantidades de compuestos que matan bacterias para protegerse contra otros microbios. Desafortunadamente, somos incapaces de producir muchos de los antibióticos que se pueden encontrar en la naturaleza, por ejemplo, porque los organismos que los producen no crecerán en el laboratorio o en un fermentador.

Resistencia creciente

Ahora, muchos de nuestros antibióticos actuales se están volviendo menos efectivos. Las bacterias que son resistentes a muchas familias de antibióticos se están propagando rápidamente. Uno de los antibióticos eficaces de último recurso son los denominados carbapenémicos. "Estos antibióticos interrumpen la formación de la pared celular, en última instancia, provocando la explosión de las bacterias, "explica la investigadora Helena Shomar, quien lideró el proyecto.

Sin embargo, los carbapenémicos también tienen sus desventajas. Por ejemplo, no se pueden producir mediante fermentación microbiana, pero solo a través de la química sintética. Como resultado, los carbapenémicos son caros, y el desarrollo de nuevas variantes es limitado. "La producción sintética de carbapenémicos también es perjudicial para el medio ambiente, ya que se quedan con desechos químicos al final del proceso, "agrega el líder del grupo Greg Bokinsky.

Fábricas de microbios

Los investigadores de Delft idearon una solución contraria a la intuición para estos problemas. Diseñaron la bacteria E. coli para producir Car, un antibiótico carbapenémico relativamente simple. "Para hacerlo, tomamos prestados los pocos genes que se sabe que son responsables de la producción de Car de otra bacteria llamada P. carotovorum, ", dice Shomar." Luego introdujimos estos genes en E. coli ".

La introducción de los genes Car en E. coli dio como resultado que las bacterias produjeran el antibiótico, pero solo en pequeñas cantidades. Shomar:"Para demostrar que este enfoque podría eventualmente permitir la producción masiva de carbapenémicos, necesitábamos que nuestra E. coli generara más ".

Se requirieron dos pasos adicionales para aumentar la producción. El cuello de botella más importante fue una enzima ineficaz. Los investigadores introdujeron un gen adicional en E. coli para producir una proteína que ayuda a que esta enzima se vuelva más activa.

Otra limitación fueron los efectos tóxicos del antibiótico sobre las bacterias E. coli modificadas genéticamente. Produjeron tanto coche que la población empezó a morir muy rápidamente. Para retrasar la muerte de los microbios tanto como sea posible, los investigadores los hicieron persistentes artificialmente. "Las bacterias persistentes no crecen, lo que les permite sobrevivir por más tiempo en presencia de estos antibióticos, "explica Shomar. La técnica mantuvo a las bacterias productivas durante un poco más de tiempo, permitiéndoles generar más coche.

La E. coli diseñada es una prueba de concepto. "Incluso si la idea suena contradictoria, nuestra investigación sugiere que E. coli tiene el potencial de producir carbapenémicos, "dice Shomar.

La cantidad de carbapenem producida por E. coli modificada (alrededor de 54 miligramos por litro) es realmente prometedora, pero no lo suficiente para la producción en masa. "Sin embargo, con un puñado de pasos adicionales, podríamos utilizar este método para producir carbapenémicos más complejos, en cantidades compatibles con la producción en masa, "dice Bokinsky.

¿Y cuánto tiempo pasará antes de que se tomen estos pasos adicionales? "Aproximadamente entre cinco y diez años sería mi estimación optimista, ", dice Bokinsky." Pero para que esto suceda, un equipo de unos 10 investigadores trabajando en paralelo tendría que trabajar en él a tiempo completo ".