Se están diseñando instrumentos más pequeños que un cabello humano para erradicar las bacterias resistentes a los antibióticos y combatir el cáncer.
La Dra. Ana Santos se emociona al describir lo que sucedió hace varios años:su abuelo y un tío murieron de infecciones del tracto urinario y un buen amigo sucumbió después de que un corte accidental se infectara.
Ella estaba sorprendida. En la era de los antibióticos, se suponía que tales desgracias no debían suceder.
"Mis familiares estaban muriendo a causa de infecciones", dijo Santos, microbiólogo del Instituto de Investigación Sanitaria de las Islas Baleares, o IdISBa, en España. "Empecé a darme cuenta de que retrocedíamos en el tiempo:nuestros antibióticos ya no son eficaces".
Este es un desafío global. Casi 5 millones de muertes en todo el mundo estuvieron relacionadas con insectos resistentes a los antibióticos en 2019, según The Lancet revista médica.
Seis tipos de bacterias resistentes causan el mayor daño. La Organización Mundial de la Salud ha advertido que las enfermedades resistentes a los medicamentos podrían causar directamente 10 millones de muertes en 2050.
Santos ha sido parte de la lucha para evitar cifras tan alarmantes:dirigió un proyecto de investigación que recibió financiación de la UE para desarrollar máquinas microscópicas que puedan matar bacterias resistentes. Llamado REBELLION, el proyecto duró 39 meses hasta abril de 2023.
"Me encontré con este concepto de máquinas moleculares que perforan las células", dijo Santos. "Tenemos que empezar a pensar fuera de lo común."
Alexander Fleming, un médico escocés, descubrió en 1928 el primer antibiótico verdadero, la penicilina, elaborado por un tipo de moho. Luego se encontraron otros antibióticos, a menudo elaborados por microbios del suelo, que salvaron millones de vidas.
Pero en lo que efectivamente fue una carrera armamentista, los microorganismos desarrollaron diversas defensas para sobrevivir a los antibióticos.
Cuando sus dos familiares y una amiga perdieron la vida a causa de infecciones, Santos estaba estudiando cómo viven y mueren las bacterias en condiciones de inanición. Entonces decidió cambiar el enfoque de su investigación.
"Me sentí frustrado porque veía este problema urgente y no estaba haciendo nada al respecto", dijo Santos. "La gente muere cada vez más a causa de infecciones resistentes a los antibióticos."
Buscó investigadores en esta área para que le echaran una mano y se asoció con un grupo en España para probar cómo pequeñas máquinas moleculares ensartan bacterias. Las máquinas constan de dos partes de una molécula unidas por un enlace químico; cuando la luz incide, la parte superior comienza a girar rápidamente como un taladro.
Los antibióticos a menudo se adhieren a una proteína bacteriana específica, de forma muy parecida a como una llave encaja en una cerradura. El problema es que las bacterias pueden sufrir un cambio físico que hace que la llave ya no encaje en la cerradura. Los antibióticos se dejan afuera.
La idea detrás de las nanomáquinas es que serían más difíciles de evadir para las bacterias.
Santos impulsó estas máquinas para matar insectos como parte de REBELLION.
Sus dos partes son más pequeñas que 100 nanómetros, es decir, una milésima parte del ancho de un cabello humano, lo que los convierte efectivamente en pececillos junto a bacterias más grandes.
Santos liberó muchos millones de sus nanomáquinas en grupos de bacterias en su laboratorio. Las máquinas se unieron a las bacterias y, una vez expuestas a la luz, comenzaron a girar y perforarlas.
Santos estaba jubilosa por lo que observó a través de su microscopio:células bacterianas plagadas de pequeños agujeros.
Otros experimentos demostraron que los pequeños taladros pueden matar una variedad de cepas que comúnmente infectan a las personas.
Luego intentó algo más:menos máquinas contra el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina, o MRSA, una notoria superbacteria que es especialmente mortal en los hospitales. Tener una menor concentración de máquinas disminuiría el riesgo de daño a las células humanas.
Los instrumentos perforaron el MRSA con suficientes agujeros para que volviera a ser vulnerable a los antibióticos.
"Es muy difícil que las bacterias desarrollen resistencia contra esta acción", afirmó Santos. "Es como arrojarles bombas".
Para desplegar esta nueva arma contra las bacterias resistentes, los investigadores deberán asegurarse de que las nanomáquinas sean seguras de usar en los pacientes. Eso significa asegurarse de que el objetivo sean bacterias y no células humanas.
Una de las primeras razones para el optimismo es que las nanomáquinas están cargadas positivamente. Como resultado, prefieren adherirse a bacterias cargadas negativamente que a células humanas, que son más neutras.
En los experimentos de Santos, las nanomáquinas no causaron daño a los gusanos cuando se les inyectaron. Deseosa de acercar esta estrategia a los pacientes, se está preparando para el siguiente paso:pruebas de seguridad en ratones.
Si tiene éxito, los primeros pacientes tratados podrían ser aquellos con infecciones en las heridas, especialmente personas con quemaduras graves, que son propensas a las infecciones.
Las nanomáquinas podrían colocarse sobre su piel y encenderse con luz para perforar las bacterias que están infectando la herida.
Las nanomáquinas tienen una historia en el centro de atención.
El profesor Ben Feringa de la Universidad de Groningen (Países Bajos) ganó el Premio Nobel de Química en 2016 por nanomáquinas con motores moleculares que podrían encenderse mediante luz ultravioleta.
Las moléculas cambian de forma cuando son impactadas por la luz y, como resultado, pueden usarse como interruptores o disparadores. Feringa incluso construyó un nanocoche compuesto por una sola molécula que podía moverse a lo largo de una superficie de cobre.
Ayuda a supervisar un proyecto de investigación financiado por la UE que está formando a científicos que inician su carrera en máquinas moleculares. El proyecto, denominado BIOMOLMACS, tendrá una duración de cuatro años y medio hasta junio de 2024.
Si bien aún no han llegado a los hospitales, las nanomáquinas tienen el potencial de tratar a pacientes con cáncer de maneras que entusiasman a científicos y médicos. Los medicamentos contra el cáncer actuales a menudo provocan efectos secundarios como pérdida de cabello, náuseas, fatiga o debilidad del sistema inmunológico. Esto se debe a que los medicamentos pueden dañar las células circundantes sanas.
Un escenario futuro podría involucrar nanomáquinas que administren medicamentos que matan células precisamente al cáncer de un paciente, tal vez excavando dentro de cualquier tumor.
La profesora María Vicent de la Fundación de Investigación Biomédica de Valencia en España es supervisora de BIOMOLMACS y diseña pequeños transportadores para administrar 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. Construye materiales que pueden usarse para transportar vacunas o nanomedicinas al interior de las células, incluidos los cánceres.
Van Hest, Vicent y Feringa cuentan con otros investigadores destacados de otras partes de Europa que aportan su propia experiencia.
El profesor Remzi Becer de la Universidad de Warwick en el Reino Unido está creando nanopartículas poliméricas para administrar futuras terapias genéticas en ubicaciones precisas dentro de los pacientes. Las partículas suelen ser azúcares recubiertos porque pueden actuar como llave para abrir las células del cuerpo.
"Estos azúcares sintéticos pueden interactuar con las membranas celulares y pueden darle a la partícula una llave para abrir la puerta e introducir un gen dentro de la célula", dijo Becer, quien asesora a dos científicos que inician su carrera y coordina todo el proyecto con 15 candidatos a doctorado. /P>
También en el Reino Unido, el profesor Robin Shattock del Imperial College de Londres trabaja con nanopartículas de lípidos, que son pequeñas esferas hechas de grasas que pueden ingresar de manera segura al interior de las células. Las nanopartículas lipídicas fueron el verdadero avance necesario para las vacunas contra el COVID-19.
Los estudiantes de estos investigadores europeos de primer nivel pueden formar parte de una nueva ola en medicina.
"El próximo gran cambio para la industria farmacéutica será entrenar nuestros genes para prevenir el cáncer o luchar contra el cáncer", afirmó Becer.
Dijo que BIOMOLMACS puede preparar a los científicos para carreras en algunas de las empresas que desarrollan nanomáquinas para administrar este tipo de terapias biológicas a órganos específicos.
Mientras tanto, Santos de REBELLION espera que su trabajo también pueda marcar una diferencia para los pacientes con cáncer, cuyos tratamientos pueden dejarlos vulnerables a infecciones bacterianas.
"Mi buena amiga había vencido el cáncer pero luego murió de una infección", dijo. "Recuerdo cuando el médico dijo:"la bacteria es resistente a todo; no hay nada que podamos hacer".'
Su objetivo es evitar que los médicos tengan que pronunciar esas frases.
Más información:
Información de la revista: La Lanceta
Proporcionado por Horizon:Revista de Investigación e Innovación de la UE
