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Miércoles 20 de Mayo de 2015

Chile estudia superbacterias antárticas capaces de enfrentar a microorganismos resistentes a los antibióticos

El uso excesivo e indiscriminado de los antibióticos, ha provocado la aparición de bacterias multirresistentes, muy difíciles de controlar con los actuales medicamentos o antibióticos convencionales. Investigadores chilenos buscan superbacterias en la Antártica para dar respuesta a temas de salud pública.

Chile estudia superbacterias antárticas capaces de enfrentar a microorganismos resistentes a los antibióticos

El Continente Blanco es un inexplorado reservorio genético. María Soledad Pavlov, estudiante de doctorado en biotecnología de las universidades Católica de Valparaíso (PUCV) y Federico Santa María, está identificando y caracterizando biorrecursos antárticos para crear nuevos antibióticos contra las bacterias multirresistentes, tales como las especies de Pseudomonas y Staphylococcus, con el apoyo del Instituto Antártico Chileno (INACH). Pavlov trabaja en el laboratorio de biotecnología de la PUCV, liderado por el Dr. Sergio Marshall.

Los antibióticos han salvado innumerables vidas desde el descubrimiento de la penicilina en 1928. Sin embargo, su uso indiscriminado hace que algunas infecciones no reaccionen a los fármacos existentes.

Los científicos saben que los territorios antárticos tienen un valor microbiológico insospechado. La causa está en sus diferentes ambientes con condiciones extremas para el desarrollo de la vida en la Tierra, valles desérticos, fríos y secos, lagunas saladas, fuentes hidrotermales terrestres y submarinas. Estos diversos hábitats suponen una gran biodiversidad de microorganismos, muchos desconocidos hasta ahora.

La ciencia de los biorrecursos polares, una de las líneas de investigación que impulsa el INACH, es la que más se ha desarrollado en el país en los últimos años, representando casi un tercio del Programa Nacional de Ciencia Antártica (PROCIEN). La directora ejecutiva de Fundación Imagen de Chile valoró la importancia que podría tener los estudios de Pavlov. “El impacto que podría tener esta investigación en la salud pública mundial sin duda es muy positivo para la imagen de Chile y evidencia las condiciones únicas de nuestro país como laboratorio natural para el desarrollo de la ciencia universal. Chile ha incrementado en más de siete veces el número de sus investigaciones sobre la Antártica en los últimos 13 años, en temas relativos al cambio climático y el uso de los biorrecursos con fines médicos y es hoy, a través de Punta Arenas, uno de los principales puntos de acceso al Continente Blanco”.

Las adaptaciones (genes, proteínas, enzimas, entre otras) que han desarrollado estos microorganismos para sobrevivir en este contexto, es lo que busca esta investigadora.
Han analizado más de 80 muestras de suelo antártico; más de 200 bacterias, algunas con capacidad de inhibición de amplio espectro, es decir, no permiten el crecimiento de Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes y Escherichia coli.

Esto puede ser relevante desde el punto de vista de la salud pública. La industria, por los altos costos de este tipo de estudios, generalmente no invierte en ellos. “Estamos intentando generar un producto biotecnológico interesante, a partir de estas bacterias antárticas, que puedan suplir esta falta severa de antibióticos. La industria no se preocupa de investigar para generar este tipo de compuestos”, explica Pavlov.

La Escherichia coli puede causar infecciones intestinales graves o infecciones urinarias. Listeria monocytogenes es uno de los patógenos causantes de infecciones alimentarias más violentas, al igual que Staphylococcus aureus.

“Una vez que comprendamos qué genes están relacionados con esta actividad antibacteriana, la idea es clonar estos genes en un vector de expresión, para incorporarlo en una bacteria que sea de fácil manejo industrial como es Staphylococcus, con el fin de crear nuevos antibióticos”, añade la investigadora.

Un trabajo de largo aliento

María Soledad Pavlov lleva cinco años estudiando este tema y dos temporadas de terreno en la península Antártica. Ha tomado muestras de suelo en las islas Shetland del Sur y en sectores continentales, como lugares cercanos a las bases “Yelcho” (INACH), “Gabriel González Videla” (FACH) y “Palmer” (Estados Unidos). “Ha sido un sueño desde la niñez poder visitar la Antártica. Es emocionante”, indica.

En el laboratorio aíslan las bacterias, para determinar el potencial antimicrobiano, especialmente de Pseudomonas antárticas. “En otros ambientes son muy estudiadas porque producen diversos compuestos y metabólicamente son muy versátiles, siendo usadas para biorremediar suelos o como biocontroladores. Se sabe que producen antibióticos de distinta naturaleza”, comenta la biotecnóloga.

Hasta la fecha, están probando bacterias contra la Listeria monocytogenes y Escherichia coli, microorganismos que producen problemas en la industria alimentaria como contaminante. También han probado cómo se comportan ante Staphylococcus aureus, un patógeno oportunista en humanos, cerdos y otros animales de granja.

“Hacemos crecer nuestras bacterias Pseudomonas antárticas en el laboratorio, las incubamos y sembramos otras bacterias sobre ella (las que queremos matar) y evidenciar halos de inhibición, es decir, que no crecen. Ese es el primer filtro para saber si tienen actividad antimicrobiana”, comenta.

La investigación busca descubrir en cada bacteria los genes que están relacionados con su actividad antibacteriana. “Hacemos inhibiciones de genes al azar para lograr identificar a aquel que su interrupción detiene la actividad antibacteriana de un microorganismo. Probamos miles de clones, en los genes está codificada la información sobre cómo se produce un metabolito”.

Estudios antárticos en microbiología y biología molecular

El desarrollo de estudios a nivel molecular en la Antártica está en línea con las directrices nacionales que apuntan a dar respuesta a necesidades concretas a través de la investigación aplicada. En estas últimas décadas, el continente antártico se ha convertido en foco de interés de investigadores que no solo están interesados en estudiar las adaptaciones de organismos a las extremas condiciones antárticas, sino también a posibles aplicaciones.

Es así como hace más de diez años, a partir del estómago del kril, se caracterizaron las primeras enzimas que degradan proteínas a baja temperatura. En este sentido, muchos de los proyectos del PROCIEN abordan, por ejemplo, la caracterización de moléculas antibacterianas producidas por bacterias antárticas o las aplicaciones biotecnológicas de nanocompuestos fluorescentes producidos por bacterias o compuestos antineoplásicos provenientes de una planta antártica que puedan ayudar a combatir el cáncer.

Las levaduras, importantes en procesos industriales como la elaboración del pan, pueden ser fuente de nuevos pigmentos antioxidantes. En los próximos años, Chile no solo debería seguir incrementando el número de publicaciones científicas polares sino también el número de patentes y el traspaso de productos y procesos a la industria en un mundo cada vez más globalizado.