Biotecnología

La resistencia a los antibióticos puede propagarse entre los microbios en cuestión de horas.

Imagine un mundo donde sus probabilidades de sobrevivir a una cirugía menor fueran de uno a tres. Un mundo en el que una visita al dentista podría significar un desastre. Este es el mundo en el que nació tu bisabuela. Y si la humanidad pierde la lucha contra la resistencia a los antibióticos, este es un mundo que sus nietos bien podrían terminar revisando.

Los antibióticos cambiaron el mundo en más de un sentido. Hicieron la cirugía de rutina y el parto más seguro. Nació la agricultura intensiva. Durante décadas, los antibióticos han matado o detenido efectivamente el crecimiento de bacterias causantes de enfermedades. Sin embargo, siempre estuvo claro que esta sería una pelea dura. Las bacterias se reproducen rápidamente, y eso significa que se adaptan rápidamente. La aparición de resistencia a los antibióticos fue predicha por Sir Alexander Fleming, el descubridor de la penicilina, menos de un año después de la producción masiva del primer lote de penicilina.

Sin embargo, contrariamente a la creencia popular, la resistencia a los antibióticos no evolucionó recientemente, o en respuesta a nuestro uso y mal uso de antibióticos en humanos y animales. La resistencia a los antibióticos se desarrolló por primera vez hace millones de años, y en los lugares más mundanos.

Soy bioinformático y mi laboratorio estudia la evolución de los genomas bacterianos. Con la resistencia a los antibióticos convirtiéndose en una amenaza importante, estoy tratando de descubrir cómo la resistencia a los antibióticos emerge y se propaga entre las poblaciones de bacterias.

Una carrera armamentista de mil millones de años.

La mayoría de los antibióticos son producidos naturalmente por bacterias que viven en el suelo. Producen estos compuestos químicos mortales para defenderse de las especies competidoras. Sin embargo, en el juego largo que es la evolución, es poco probable que las especies competidoras se queden sin hacer nada. Cualquier mutante capaz de tolerar una cantidad mínima de antibiótico tendrá una ventaja de supervivencia y se seleccionará para: durante generaciones, esto producirá organismos que son altamente resistentes.

Por lo tanto, es una conclusión inevitable que la resistencia a los antibióticos, para cualquier investigación que los investigadores de antibióticos puedan descubrir, probablemente ya esté disponible. Sin embargo, las personas siguen hablando de la evolución de la resistencia a los antibióticos como un fenómeno reciente. ¿Por qué?

La resistencia puede evolucionar y evoluciona cuando las bacterias se exponen persistentemente a un nuevo antibiótico que nunca han encontrado. Llamemos a esto el camino evolutivo pasado de moda. En segundo lugar, cuando las bacterias están expuestas a un nuevo antibiótico y están en contacto con bacterias que ya son resistentes a este antibiótico, es solo cuestión de tiempo antes de que se pongan cómodos e intercambien genes. Y, lo que es más importante, una vez que los genes se han empaquetado para el comercio, se vuelven cada vez más fáciles de compartir. Las bacterias se encuentran con otras bacterias, que se encuentran con más bacterias, hasta que una de ellas eventualmente se encuentra con usted.

El auge y la caída de las drogas sulfa.

A pesar de todas sus fuerzas, los antibióticos no son las únicas sustancias capaces de matar efectivamente las bacterias (sin matarnos a nosotros). Una década antes de la producción masiva de penicilina, los medicamentos con sulfonamida se convirtieron en el primer agente antibacteriano comercial. Las drogas sulfa actúan bloqueando una enzima, llamada DHPS, que es esencial para que las bacterias crezcan y se multipliquen.

Los medicamentos sulfa no son antibióticos. Ningún organismo conocido los produce. Son agentes quimioterapéuticos sintetizados por los humanos. Ningún productor natural significa que no hay una carrera armamentista de mil millones de años ni un conjunto de genes de resistencia antiguos. Podríamos esperar que las bacterias desarrollen resistencia a los medicamentos a base de sulfa a través de la forma tradicional. Y lo hicieron.

Apenas unos años después de su introducción comercial, se informaron los primeros casos de resistencia a los medicamentos con sulfa. Las mutaciones en la enzima DHPS bacteriana hicieron que los fármacos sulfa no fueran efectivos. Luego surgió la penicilina y la era de los antibióticos. Las drogas sulfa fueron relegadas a un papel secundario en la medicina, pero ganaron popularidad como antimicrobianos baratos en la cría de animales. En la década de 1980, la resistencia a las sulfamidas era rampante y mundial. ¿Qué ha pasado?

En desacuerdo con la resistencia.

Para responder a esta pregunta, nuestro equipo de investigación tomó secuencias de genes de resistencia a medicamentos con sulfa de bacterias causantes de enfermedades y las comparó con millones de versiones «normales» de la enzima DHPS en bacterias no patógenas.

El equipo identificó dos grandes grupos de bacterias que tenían enzimas DHPS resistentes a los medicamentos con sulfa. Al estudiar sus secuencias de ADN, pudimos demostrar que estas enzimas DHPS resistentes habían estado presentes en estos dos grupos de bacterias durante al menos 500 millones de años. Sin embargo, los medicamentos de sulfa se sintetizaron por primera vez en la década de 1910. ¿Cómo podría ser la resistencia hace unos 500 millones de años? ¿Y cómo encontraron estos genes de resistencia su camino hacia las bacterias causantes de enfermedades que afectan a los hospitales de todo el mundo?

Las pistas que quedan en las secuencias de genes son demasiado borrosas para responder de manera concluyente a estas últimas, pero ciertamente podemos especular. Las bacterias que identificamos como que albergan estos genes antiguos de resistencia a los medicamentos de la sulfa son bacterias del suelo y de agua dulce que crecen bajo el subsuelo bien irrigado de las granjas. Y los agricultores han estado agregando enormes cantidades de medicamentos a base de sulfa a la alimentación animal durante los últimos 50 años.

Las concentraciones subletales de sulfamidas en el suelo son el escenario perfecto para que los genes de resistencia se transfieran de estas poblaciones bacterianas resistentes antiguas a otras bacterias. Todo lo que se necesita es que una afortunada bacteria se encuentre con uno de estos antiguos resistentes en el subsuelo. Intercambian algunos genes, una bacteria a otra, y la resistencia se extiende hasta que una bacteria resistente de nueva aparición eventualmente llega al suministro de agua subterránea de la que bebes. Tú haces las matemáticas.

Nada nuevo bajo el sol.

En cuanto a por qué los genes de resistencia a los medicamentos de la sulfa estarían alrededor de 500 millones de años atrás, hay dos explicaciones plausibles. Por un lado, podría ser que hace 500 millones de años existía una bacteria que sintetizaba los fármacos sulfa, lo que explicaría la evolución de la resistencia. Sin embargo, la falta de restos de tal vía biosintética hace que esto sea poco probable.

Por otro lado, las bacterias resistentes pueden haber existido por casualidad. El argumento aquí es que hay tantas bacterias, y tanta diversidad, que es probable que algunas de ellas sean resistentes a cualquier cosa que propongan los científicos. Este es un pensamiento serio.

Por otra parte, esto ya es la línea de base para los antibióticos. Al igual que el cambio climático, la resistencia a los antibióticos es uno de esos problemas que siempre parecen estar a un par de décadas. Y bien puede ser. Un punto de inflexión para mí en el debate sobre el cambio climático fue un artículo de opinión de una década en New Scientist. Afirmó que debemos hacer todos los esfuerzos posibles para prevenir el cambio climático, especialmente en el caso poco probable de que no haya sido causado por el hombre, porque eso significaría que todo lo que podemos hacer es paliar un fenómeno natural.

Nuestra investigación apunta en la misma dirección. Si la resistencia ya existe, el desarrollo de medicamentos solo puede ofrecer un alivio temporal. El desafío, entonces, no es sofocar la resistencia, sino evitar su propagación. Es un gran desafío, pero no uno insuperable. No alimentar a los cerdos con estupefacientes le iría bien, para empezar.

Autor: Ivan Erill Profesor asociado de ciencias biológicas, Universidad de Maryland, Condado de Baltimore. Explorar a profundidad en The Conversation.

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