La Organización Mundial de la Salud enumera las bacterias que son resistentes a los antibióticos como una de las 10 principales amenazas para la salud mundial. Por lo tanto, los investigadores están buscando nuevos antibióticos para contrarrestar esta resistencia. Adéla Melcrová, biofísica de la Universidad de Groningen (Países Bajos), y sus colegas descubrieron que el antibiótico AMC-109, relativamente nuevo, afecta la membrana celular de las bacterias al alterar su organización. Esto difiere de la mayoría de los otros antibióticos y podría abrir nuevas direcciones para futuros tratamientos y desarrollo de fármacos. Los resultados se publicaron en Nature Communications el 7 de julio.
AMC-109, desarrollado en la Universidad UiT Arctic de Noruega, ha mostrado resultados prometedores en el laboratorio, así como en ensayos clínicos contra el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA), notoriamente difícil de tratar. Próximamente se probará en humanos (fase 3 de ensayos clínicos). Sin embargo, no se sabía exactamente cómo funciona AMC-109 en las bacterias. “Me sorprendió que nadie supiera exactamente cómo funcionaba”, dice Melcrová. Así que decidí echarle un vistazo.
Muchos antibióticos funcionan haciendo agujeros en la membrana de la bacteria, que forma un límite entre el interior y el exterior de la bacteria. Esta membrana es vital para regular lo que entra y lo que queda fuera, así como para construir la pared celular protectora alrededor de la bacteria. “Los desarrolladores del fármaco, que colaboraron en este estudio, pensaron que el AMC-109 perfora la membrana de la bacteria, al igual que otros antibióticos”, dice Melcrová. Pero esto no es lo que encontró.
La desorganización lleva a la muerte.
Melcrová tomó la membrana de Staphylococcus aureus, extraída para ella por el grupo de Microbiología Molecular de la Universidad de Groningen. La propia Melcrová tiene su sede en el grupo de Biofísica del profesor Wouter Roos, donde, como explica, ‘estudiamos biología con métodos de la física’. Junto con su colega Sourav Maity, Melcrová estudió la membrana bacteriana con un microscopio de fuerza atómica de alta velocidad (HS-AFM), que golpea rápidamente el material con una punta diminuta, midiendo el grosor y la rigidez del material.
Lo que Melcrová y Maity vieron con el HS-AFM fueron pequeñas áreas de mayor espesor de membrana, lo que indica algún tipo de organización estructural. Al agregar AMC-109 a la membrana, estas áreas más gruesas se agruparon y luego se disolvieron. “Un poco como un iceberg que se derrite : el material sigue ahí, pero la estructura ya no está”, dice Melcrová. « Y aparentemente, la interrupción de estas áreas es suficiente para provocar la muerte de la bacteria ».
Grupos: por una vez algo bueno
En colaboración con el grupo de Dinámica Molecular, Josef Melcr ha construido un modelo de simulación de la interacción entre la membrana y el antibiótico, utilizando el campo de fuerza de Martini. Melcrová : ‘Mientras que los experimentos nos muestran lo que sucede, una simulación nos permite interpretar lo que vemos.’ Y lo que mostró la simulación fue que el AMC-109 forma pequeños grupos. Posteriormente, estos grumos se infiltran en la membrana bacteriana.
“Cualquier médico te diría que la agregación es algo malo”, dice Melcrová. ‘Varias enfermedades son causadas por la agregación de proteínas: la enfermedad de Alzheimer, por ejemplo. Pero en este caso, es algo muy bueno. Por sí solo, AMC-109 también atacaría las células humanas. Pero al agruparse, algunas propiedades están « ocultas » en el interior del AMC-109 agrupado, lo que lo hace seguro para el cuerpo humano.
Potenciar otros antibióticos
Ahora que el efecto de AMC-109 en la membrana de las bacterias es más claro, se abren nuevas posibilidades para el desarrollo de futuros fármacos. ‘Por ejemplo’, dice Melcrová, ‘podrían desarrollarse fármacos que tengan como objetivo explícito desorganizar la estructura de la membrana’. También hay evidencia que sugiere que la desorganización acaba con la resistencia de las bacterias a los antibióticos tradicionales. « Esto sigue siendo una hipótesis », explica Melcrová, « pero podría significar que un tratamiento con AMC-109 también podría potenciar el efecto de un antibiótico « clásico ».
Cuatro largos años
‘Estoy feliz de que este trabajo finalmente haya salido’, dice Melcrová. Fueron cuatro largos años de trabajo. Pasamos por mucho estrés, frustración y discusiones, pero también disfrutamos de los grandes descubrimientos y de armar el rompecabezas de esta acción antibiótica única. El hecho de que uno de los colaboradores, Josef Melcr, también sea mi marido hizo que este proyecto estuviera siempre conmigo, incluso en casa”, dice Melcrová con una sonrisa.