Un nuevo estudio destaca el potencial de las mezclas aleatorias de péptidos antimicrobianos para reducir significativamente el riesgo de evolución de resistencia en comparación con los péptidos individuales. Estos hallazgos respaldan el desarrollo de nuevas estrategias antimicrobianas, enfatizando la necesidad de soluciones innovadoras para superar la resistencia bacteriana y salvaguardar la salud pública.
Los antibióticos son herramientas esenciales en la medicina moderna, utilizados regularmente para tratar infecciones bacterianas y prevenir infecciones durante la cirugía. Sin embargo, el uso generalizado de antibióticos ha llevado a que muchas bacterias desarrollen resistencia, lo que representa una amenaza significativa para la salud pública.
Un estudio reciente publicado en PLOS Biology, dirigido por el Prof. Zvi Hayouka del Instituto de Bioquímica de Ciencia de los Alimentos y Nutrición de la Facultad de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente de la Universidad Hebrea de Jerusalem, y el Prof. Jens Rolff de la Freie Universität Berlin, junto con el becario postdoctoral Dr. Bernardo Antunes, que estaba afiliado tanto a la Universidad Hebrea como a la Freie Universität Berlin, destaca la urgente necesidad de nuevas estrategias para controlar las infecciones bacterianas debido a la creciente amenaza de patógenos resistentes a los antibióticos.
El uso adecuado de antibióticos, el diagnóstico rápido y el desarrollo cuidadoso de nuevos agentes antimicrobianos, idealmente menos propensos a seleccionar la resistencia que los antibióticos actuales, son cruciales.
La resistencia a los antibióticos se está convirtiendo en un problema acuciante para la salud mundial. Si bien las personas no se vuelven resistentes a los antibióticos, las bacterias que causan infecciones pueden desarrollar esta resistencia, lo que lleva a enfermedades más difíciles de tratar.
Datos recientes de la Organización Mundial de la Salud ponen de manifiesto la gravedad de este problema, ya que algunos países informan de tasas de resistencia de hasta el 42% para ciertas cepas bacterianas comunes. En los Estados Unidos, los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades estiman que cada año se producen más de 2 millones de infecciones resistentes a los antibióticos, lo que subraya la urgencia de abordar esta crisis.
El estudio exploró si las mezclas aleatorias de péptidos antimicrobianos recientemente desarrolladas pueden reducir significativamente el riesgo de evolución de resistencia en comparación con los péptidos antimicrobianos de secuencia única.
El equipo de investigación utilizó el patógeno Pseudomonas aeruginosa, un modelo de bacteria gramnegativa, conocido por sus infecciones desafiantes debido a la resistencia inherente a muchas clases de medicamentos y su capacidad para formar biopelículas.
Pseudomonas aeruginosa evolucionó experimentalmente en presencia de péptidos antimicrobianos o mezclas aleatorias de péptidos antimicrobianos para evaluar la evolución de la resistencia y la resistencia cruzada entre tratamientos.
El estudio también examinó los costos de aptitud de la resistencia en el crecimiento bacteriano y utilizó la secuenciación del genoma completo para identificar las mutaciones responsables de la resistencia. Además, se analizaron los cambios en la farmacodinámica de las cepas bacterianas evolucionadas.
Los hallazgos sugieren que las mezclas aleatorias de péptidos antimicrobianos presentan un riesgo mucho menor de evolución de resistencia en comparación con los péptidos antimicrobianos individuales y, en su mayoría, previenen la resistencia cruzada a otros tratamientos, al tiempo que mantienen o mejoran la sensibilidad a los medicamentos.
El profesor Zvi Hayouka enfatizó la importancia de su trabajo, afirmando: “La creciente amenaza de las bacterias resistentes a los antibióticos exige soluciones innovadoras. Nuestra investigación sobre mezclas aleatorias de péptidos antimicrobianos presenta un enfoque prometedor para superar la resistencia bacteriana, ofreciendo una alternativa viable a los antibióticos tradicionales y salvaguardando la salud pública”.
Esta investigación sugiere que Pseudomonas aeruginosa puede detectar estos agentes antimicrobianos, pero no puede desarrollar una resistencia efectiva dentro de las 4 semanas in vitro. Además, estos cócteles de péptidos antimicrobianos son asequibles de sintetizar y han demostrado ser no tóxicos ni hemolíticos en un modelo de ratón con fuertes perfiles de eficacia en varios modelos de ratón de infección bacteriana patógena humana.
Los hallazgos abogan por el uso de cócteles aleatorios de péptidos antimicrobianos sobre péptidos individuales, ya que se desarrolló resistencia in vitro contra péptidos individuales. A pesar de que algunos antibióticos, como la teixobactina, inicialmente se consideraron “a prueba de resistencia”, esto se refutó más tarde, lo que requirió precaución incluso con los resultados prometedores de la mezcla de péptidos aleatorios.
Investigaciones posteriores deberían explorar la interacción de estas mezclas aleatorias de péptidos con el sistema inmunitario del huésped. El empleo de péptidos que sinergizan con la respuesta del huésped podría disminuir los requisitos de dosis y los efectos secundarios. Este enfoque podría ser un método rentable para reducir las cargas bacterianas y prevenir la resistencia.
“Todavía pasará bastante tiempo antes de que estemos listos para las aplicaciones prácticas”, dice el profesor Jens Rolff. “Aun así, nuestro trabajo actual demuestra el potencial que tienen estas combinaciones cuando se trata de reducir la resistencia a los antimicrobianos”.
Junto con su investigación activa, el profesor Zvi Hayouka ha cofundado una empresa, en asociación con la empresa de transferencia de tecnología de la Universidad Hebrea, Yissum, dedicada a abordar la resistencia a los antibióticos a través de soluciones innovadoras Pepticore. La compañía tiene como objetivo desarrollar y comercializar nuevos agentes antimicrobianos con menos probabilidades de seleccionar resistencias.
Su enfoque incluye el uso de diferentes combinaciones de antibióticos y la exploración de mezclas compuestas por millones de moléculas para inhibir la resistencia. Esta iniciativa es crucial, ya que se estima que los patógenos resistentes a los antibióticos causan aproximadamente 5 millones de muertes al año.
A pesar de los avances en el diagnóstico y la prescripción prudente de antibióticos, el desarrollo de nuevos fármacos sigue siendo esencial para combatir las bacterias cada vez más resistentes.
El artículo de investigación titulado “The evolution of antimicrobial peptide resistance in Pseudomonas aeruginosa is severely constrained by random peptide mixtures”, ya está disponible en PLOS Biology.
Investigadores:
Bernardo Antunes1,2, Caroline Zanchi1, Paul R. Johnston1,3,4, Bar Maron2, Christopher Witzany5, Roland R. Regoes5, Zvi Hayouka2, Jens Rolff1,3.
Instituciones:
1) Freie Università t Berlin, Biología Evolutiva.
2) Instituto de Bioquímica de Ciencia de los Alimentos y Nutrición, Facultad de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, Universidad Hebrea de Jerusalem.
3) Centro de Berlín para la Genómica en la Investigación de la Biodiversidad.
4) Universidad de St. Andrews, Facultad de Medicina.
5) Instituto de Biología Integrativa, ETH Zúrich.
Financiación:
La Freie Universität Berlin y la Universidad Hebrea de Jerusalem organizan conjuntamente un programa de becas postdoctoral Berlín-Jerusalem.
Acerca de Yissum
Yissum es la empresa de transferencia de tecnología de la Universidad Hebrea de Jerusalem. Fundada en 1964, sirve como puente entre la investigación académica de vanguardia y una comunidad global de empresarios, inversores e industria.
La misión de Yissum es beneficiar a la sociedad convirtiendo innovaciones extraordinarias y tecnologías transformadoras en soluciones comerciales que aborden nuestros desafíos globales más urgentes.
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