Cada año, al menos 2,8 millones de estadounidenses contraen una infección resistente a los antibióticos y más de 35.000 mueren como resultado. La resistencia a los antibióticos ocurre cuando las bacterias y otros microbios desarrollan la capacidad de sobrevivir a la exposición a los antibióticos. Algunas de las bacterias resistentes a los antibióticos más preocupantes, como el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA), que puede causar infecciones graves de la piel, y las Enterobacteriaceae resistentes a los carbapenémicos (CRE), que pueden causar neumonía grave e infecciones del tracto urinario, se han vuelto tan resistentes que son prácticamente intratables con antibióticos convencionales.
"La resistencia a los antibióticos es una de las amenazas más graves para la salud pública mundial", afirmó el físico de Argonne Vitali Prakapenka. "Nuestros hallazgos brindan nuevas esperanzas para el desarrollo de antibióticos más eficaces".
Los investigadores utilizaron una técnica de rayos X llamada cristalografía en serie de femtosegundos, o SFX, para capturar instantáneas de una enzima, conocida como beta-lactamasa, en el acto de destruir un antibiótico. SFX es especialmente adecuado para capturar imágenes a nivel atómico de moléculas en acción.
"Captamos la enzima en mitad de la reacción, lo que nos permitió identificar pasos cruciales en el proceso de destrucción de antibióticos", dijo Prakapenka, quien dirigió el equipo de investigación con científicos del Centro de Materiales a Nanoescala de Argonne, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE. "Descubrimos que el antibiótico podría en realidad quedarse atrapado en el sitio activo de la enzima, creando una especie de atasco molecular y deteniendo el proceso destructivo".
Con este nuevo conocimiento, los investigadores creen que puede ser posible desarrollar antibióticos específicamente diseñados para quedarse atrapados en el sitio activo de la enzima, bloqueando así la destrucción del antibiótico y matando las bacterias.
El equipo de investigación ahora está trabajando para desarrollar nuevos antibióticos basándose en sus hallazgos. También están estudiando otras enzimas resistentes a los antibióticos para identificar vulnerabilidades adicionales que podrían aprovecharse para desarrollar nuevos antibióticos.
"Nuestra esperanza es que nuestra investigación conduzca al desarrollo de nuevos antibióticos que puedan superar la resistencia y salvar vidas", dijo Prakapenka.
La investigación fue financiada por la Oficina de Ciencias del DOE y los Institutos Nacionales de Salud.
