“La proyección de las superbacterias, resistentes a los antibióticos que actualmente tenemos en los hospitales y en las farmacias, es que van a matar a 10 millones de personas al año en 2050, lo que representa una muerte cada 3 segundos. Nos dirigimos, por tanto, a una época post-antibiótica, en la que estos fármacos están dejando de funcionar".
"Es fundamental pensar que no sólo resuelven infecciones sino que son absolutamente fundamentales para nuestra medicina moderna: cirugías, un parto, tratamientos de quimioterapia”, dice a DM César de la Fuente Núñez, el joven biotecnólogo coruñés, catedrático de la Universidad de Pensilvania, Filadelfia, (Estados Unidos), que acaba de recibir en Barcelona el Premio Fundación Princesa Girona de Investigación Científica 2021, durante un acto presidido por los Reyes y la Princesa de Asturias y de Girona, Doña Leonor.
Considerado en 2020 el 'mejor investigador joven de Estados Unidos' por la American Chemical Society y elegido en 2019 como uno de los diez mejores innovadores del mundo menores de 35 años en ciencias de la vida y la salud por el prestigioso Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), es mundialmente reconocido como pionero en el desarrollo de antibióticos por ordenador sirviéndose de moléculas presentes en la naturaleza para atacar a bacterias.
P. Cuál es la esencia del uso de la tecnología para desarrollar nuevos antibióticos?
R. Llevamos muchas décadas sin descubrir nuevos antibióticos en la naturaleza. Lo que estamos haciendo en mi laboratorio es girar la pregunta: en vez de depender de la inspiración del mundo biológico, por qué no intentamos, con el poder computacional que tenemos actualmente, enseñar a los ordenadores a entender distintos compuestos químicos para que, luego, el ordenador adquiera un elemento de creatividad y sea capaz de generar, de diseñar nuevos antibióticos que se puedan emplear.
P. ¿Cómo se enseña a un ordenador a diseñar moléculas basándose en la teoría de la evolución de Darwin y atacar de forma eficaz a las superbacterias resistentes a antibióticos?
R. Alimentamos al ordenador con datos de moléculas y convierte esa complejidad molecular química en unos elementos del sistema binario. Uno de los proyectos que hemos publicados, relacionados con la teoría de la evolución de Darwin, está basada en una pregunta: ¿cómo podemos enseñar al ordenador a innovar desde el punto de vista molecular? Y aquí vino la inspiración de la teoría de selección natural de Darwin que, como lo hacemos por ordenador, se convierte en una teoría de selección artificial, ya que no tenemos que esperar millones de años para que la evolución se lleve a cabo, sino que en una escala de días podemos llevarlo a cabo.
P. ¿Han conseguido alguna molécula que haya seguido esta pauta?
R. Sí. En 2018 publicamos un artículo en el que demostramos que el ordenador evolucionó moléculas naturales convirtiéndolas en variantes sintéticas, con escasa intervención humana, que en laboratorio fueron sintetizadas y en las que se observó que algunas de ellas podían matar bacterias ‘in vitro’, pero también en modelos animales de ratón.
P. ¿Se trata de una nueva molécula?
R. Es nueva y se denomina Guavanii2 que funciona sobre todo contra las bacterias Gram negativas, las más patógenas.
P. ¿Existe o se puede crear una molécula con características de superantibiótico o será necesaria la combinación de varios para vencer las resistencias?
R. Creo que es posible combinar, en una sola molécula, varios elementos que la conviertan en un antibiótico muy efectivo.
P. Las resistencias ya están apareciendo frente a antibióticos de última generación. ¿Cómo sería el superantibiótico desarrollado a partir de inteligencia computacional?
R. Un antibiótico ideal es el efectivo sólo contra la bacteria diana y que carezca de efectos secundarios. Y, por supuesto, que dificulte que las bacterias desarrollen resistencias. Precisamente, en estos momentos, estamos trabajando en un proyecto en el que intentamos diseñar moléculas contra las que las bacterias tardan mucho más en desarrollar resistencias.
"El antibiótico ideal es el efectivo sólo contra la bacteria diana y sin efectos secundarios"
P. ¿Qué origina las resistencia a antibióticos: su uso indiscriminado o qué las bacterias buscan mecanismos de evasión farmacológica?
R. Es una combinación. Lo primeros es que la bacterias se replican en una escala de tiempo de minutos; cada 40 minutos, más o menos, lo que significa que pueden evolucionar cada 40 minutos adquiriendo mutaciones que las permitan adaptarse a cualquier ambiente, incluido uno de antibióticos. A la vez, el ser humano, la sociedad, hemos abusado de estos fármacos. Los usamos indiscriminadamente, en el medio hospitalario y en la comunidad, para tratar virus, en la ganadería, con factores de crecimiento. Es un sistema global en el que las resistencias se pueden transmitir de manera muy fácil, incluso entre organismos.
P. ¿Qué microorganismos encabezan actualmente el ‘ránking’ de candidatas a superbacterias?
R. Fundamentalmente las englobadas en el grupo denomidado Escape: Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa y Enterobacter son las más peligrosas.
P. Estamos inmersos en una pandemia causada por un virus. ¿La tecnología que emplea su equipo podría ser también útil para diseñar antivirales?
R. Actualmente, no trabajamos con virus. Pero, desde luego, las herramientas que estamos desarrollando de inteligencia artificial computacional, se pueden extrapolar, de manera relativamente fácil, a otros ámbitos como el de la virología y el cáncer, por ejemplo. El planteamiento sería el mismo: alimentar al ordenador con información general experimental y que poco a poco fuera adquiriendo el elemento de creatividad. Es como un niño pequeño al que vas aportando información y va aprendiendo y desarrollando creatividad a medida que crece. Este es el concepto.
"La inteligencia computacional se puede extrapolar a ámbitos como la virología y el cáncer, por ejemplo"
P. La aparición de superbacterias y la resistencia a la antibioterapia, será la próxima ‘pandemia silenciosa’ a la que se enfrentará el ser humano?
R. Por supuesto. La resistencia a los antibióticos es ya una ‘pandemia silenciosa’. Sabemos que incrementa cada año y tenemos superbacterias que son intratables con los antibióticos disponibles. La proyección para 2050 es que cada tres segundos muera en el mundo una persona por esta causa; un contexto mucho peor que el de la pandemia actual por SARS-CoV-2 si se analizan los números globales de mortalidad.
Por eso, lo prudente es tomárselo en serio y trabajar muy duro para poder anticiparse y solventar este panorama antes de que ocurra. No hay que olvidar, que en estos momentos, muchos enfermos de covid-19 fallecen por infecciones bacterianas secundarias. El problema es real.
P. ¿A qué cree que se debe la escasa inversión general en investigación y desarrollo de nuevos antibióticos?
R. Es un problema tremendamente complejo y multifactorial. No es un mercado rentable, al menos en Estados Unidos, por aspectos relacionados con reembolsos médicos a hospitales, hecho para el que están desarrollando leyes que cambien la estrategia.
Otro punto, que a mi juicio es un error, es que los antibióticos son muy baratos, por lo que todo el mundo los usa como si fueran algo de ‘usar y tirar’, cuando un antibiótico debería ser empleado como un 'tesoro' que solo se debería emplear cuando estuviera totalmente justificado. Lo contrario suponer generar más resistencias y empeorando este problema de salud global.
P. En una ocasión, de hecho, señaló que producir un antibiótico es más caro que mandar un cohete a la luna.
R. Esa es la clave porque luego se venden muy baratos. Económicamente, por tanto, no es rentable. Es necesario hacer cambios en el mercado de los antibióticos.
"Los antibióticos no son económicamente rentables, por eso no se investiga en ellos. Hay que hacer cambios en su mercado"
P. Su reconocimiento vuelve a poner a la ciencia en el ‘ojo del huracán’ y en momento en que es un elemento clave para salir de la pandemia que está azotando al mundo.
R. El mensaje es muy claro: Hace falta un Plan de Ciencia e Investigación a largo plazo que no dependa de agendas políticas cortoplacistas cada cuatro años. Estamos viendo que vamos a salir de esta pandemia, en parte, gracias a las vacunas, algunas de ellas basadas en la tecnología de ARN mensajero desarrolladas por mis compañeros y vecinos de Laboratorio de la Universidad de Pensilvania. Este es un ejemplo de que la ciencia requiere de un elemento, la paciencia, y de una inversión real a largo plazo.
P. ¿Con paciencia e inversión tendremos nuevos antibióticos capaces de eliminar o frenar las resistencias para que las previsiones para 2050 no se cumplan?
R. Personalmente, prometo trabajar al máximo para poder encontrar alguna solución. Más allá de eso, las predicciones son complicadas.
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