Dietzia, la bacteria devoradora de PET

Por Érika Rodríguez

Zacatecas, Zacatecas. 10 de marzo de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Con el objetivo de encontrar una vía sustentable para el tratamiento del plástico basada en microorganismos, la ingeniera ambiental Angélica Abigail Ambriz Luna, egresada de la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Campus Zacatecas del Instituto Politécnico Nacional (UPIIZ IPN), realizó una investigación para aislar bacterias que degradan los plásticos PET.

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Abigail Ambriz Luna.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, la ingeniera Ambriz Luna explicó que su hipótesis consistió en abordar primeramente el ácido tereftálico (C8H6O4), pues es uno de los compuestos que mayormente dificultan la degradación del plástico utilizado principalmente en envases de bebidas y textiles, el tereftalato de polietileno ([C10H8O4]n), mejor conocido como PET.

Al respecto, describió: “El ácido tereftálico es el compuesto mayoritario y causante de más problema en los recipientes de PET. Es por eso que si tiras una botella de PET al suelo, tarda más de mil años en degradarse, por este compuesto, que tiene un anillo aromático, las bacterias tardan mucho, primero en romperlo y después en consumirlo”.

Ambriz Luna expuso que desarrolló esta investigación como proyecto de tesis de titulación en un periodo comprendido del 9 de junio de 2013 al 4 de diciembre de 2015, bajo asesoría de la maestra Verónica Segovia Tagle, la doctora Karol Karla García Aguirre, el maestro Sergio Zavala Castillo, el maestro Alejandro Paredes Sánchez y la maestra Vianey Hernández Ramírez, todos docentes de la UPIIZ.

Bacterias y estiércol

La investigación fue dividida en tres partes. “La primera consistió en el aislamiento al 100 por ciento de la bacteria, la cual pertenece a un género todavía no muy estudiado, llamado Dietzia. Se ha demostrado que la bacteria Dietzia tiene efectos sobre la degradación de compuestos aromáticos, como el ácido tereftálico. Fueron realizadas pruebas con excremento de burro, borrego y caballo; solamente en el caballo se encontró la reportada, manifestó la ingeniera.

experimento bacteria dietziaExperimentación con la bacteria.Posterior a la obtención del conjunto de bacterias, se depuró la muestra hasta obtener la bacteria del género Dietzia aislada, la cual se identificó genéticamente para comprobar que se trataba del género correcto. Una vez identificada, se sometió a un medio de cultivo cuya única fuente de carbono y energía era el ácido tereftálico puro. Tras varias pruebas, en un lapso de seis días y 20 horas, hubo crecimiento en 80 por ciento y una capacidad de degradación del compuesto de 43.5 y 42.1 por ciento.

“Una vez que comprobamos que el microorganismo sí consumía el ácido tereftálico, se buscó una estrategia para aumentar la concentración que degradaba, entonces se sometió a otra prueba inoculando previamente el microorganismo en un medio con una fuente de carbono y energía más simple como lo es el citrato de sodio (Na3C6H5O7) en un caldo nutritivo, pero la concentración se conservó en el mismo nivel, entonces nos dimos cuenta que hay otras vías con las que se puede trabajar”, describió.

El consiguiente objetivo de esta investigación es terminar de estandarizar los parámetros básicos de crecimiento de degradación del PET, experimentando con temperatura, tiempo de agitación, condiciones específicas de luz y en medios con presencia o ausencia de oxígeno, y una vez que se tengan los parámetros óptimos, se diseñe un biorreactor.

“Por el momento estamos a la espera de desarrollar todas estas opciones ya que es una investigación que tiene muchísimo futuro. Si lográramos la degradación del plástico a un nivel industrial, además de la función medioambiental, Zacatecas generaría una fuente de empleo e ingreso bastante considerable”, estimó.

Hallan bacteria devoradora de plástico en Japón

<p>Peces y bolsas de plástico comparten espacio en el arrecife de coral que rodea el complejo turístico
Peces y bolsas de plástico comparten espacio en el arrecife de coral que rodea el complejo turístico ‘Naama Bay’, en el mar Rojo, Egipto / EFE

Solo en 2013 se produjeron alrededor de 56 millones de toneladas de politereftalato de etileno en el mundo, también conocido como PET. Su acumulación en los ecosistemas de todo el mundo supone un problema cada vez mayor. Hasta la fecha, se han encontrado muy pocas especies de microorganismo que descompongan este polímero.

Científicos de varios centros japoneses han publicado un estudio en Science en el que han recopilado 250 muestras de desechos de PET y los han estudiado en busca de candidatos bacterianos que dependan de las láminas de PET como principal fuente de carbono para su crecimiento.

“Hasta ahora no existía ningún informe de cómo degradar el PET a dióxido de carbono y agua. Una de las razones es porque PET tiene estructuras cristalinas y también una naturaleza química hidrófoba”, apunta a Sinc Kohei Oda, autor principal del estudio e investigador del Instituto de Tecnología de Kyoto (Japón).

“Nuestro estudio es solo el inicio para desarrollar una tecnología que pueda degradar el material de PET que se desperdicia a escala industrial”, dice el experto

En este nuevo trabajo los expertos han identificado una nueva enzima de la bacteria, a la que han llamado Ideonella sakaiensis201-F6, que puede degradar casi en su totalidad una lámina delgada de PET tras seis semanas a una temperatura de 30 ºC.

Además, una investigación más profunda acabó identificando otra enzima, ISF6_4831, que funciona con agua para descomponer el PET en una sustancia intermedia que a su vez puede descomponerse en una segunda enzima, ISF6_0224.

“Logramos aislar a estos microorganismos en un lugar de reciclaje de botellas de PET. Nuestro estudio es solo el inicio para desarrollar una tecnología que pueda degradar el material de PET que se desperdicia a escala industrial. Y lo haremos utilizando el grupo de bacterias o Ideonella sakaiensis o enzimas de la cepa tan pronto como sea posible”, añade el científico.

Estas dos enzimas por sí solas son capaces de descomponer el PET en unidades estructurales más simples. Lo sorprendente, según los investigadores, es que además son extremadamente únicas en su función, si se las compara con las enzimas más próximas conocidas de otras bacterias.

Esto hace que los científicos se cuestionen la evolución de estas bacterias devoradoras de plástico. “No tenemos ninguna evidencia hasta ahora. Suponemos que su enzima evolucionó de la cutinasa, porque en condiciones especiales tiene cierta capacidad de degradar PET”, concluye.

Referencia bibliográfica:

Shosuke Yoshida et al. “A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate)” Science 351 (6278): 1196 – 1199, 11 de marzo de 2016.

Ser humano tiene 10 veces más microorganismos que células en su cuerpo y sin ellos moriríamos

2015 10 29 Microbiota Cuerpo HumanoCada cuerpo humano tiene dentro de sí millones de organismos vivos que conforman su microbiota, es decir, el conjunto de bacterias, hongos y arqueas, entre otros que conviven en distintas partes de nuestro cuerpo y funcionan en equilibrio y organizadamente en pos de la salud humana.

Para estudiarlos, se puso en marcha en México el proyecto de investigación “Microbiota y microbioma. Nuevas aproximaciones en medicina: de la teoría microbiana de la enfermedad a la relación macrobioma y salud”, encabezado por Samuel Ponce de León R. y Yolanda López Vidal de la Facultad de Medicina (FM) de la UNAM.

“Nuestro principal objetivo es saber cuáles son las características más generales de la microbiota y el microbioma (conjunto de esos mismos microorganismos más sus genes) en mexicanos que presentan síndrome de intestino irritable (SII), diarrea asociada al uso de antibióticos y síndrome de ojo seco (SOS); así como cuál es su conformación en quienes no sufren enfermedad”, explicó Ponce de León.

Los microorganismos que habitan en cada humano son alrededor de 10 veces más numerosos que las células que conforman su cuerpo. La piel, los conductos auditivos, los orificios nasales, el tracto digestivo, el genital…, todo está cubierto por ellos en un estado de equilibrio con el organismo para realizar diversas funciones, muchas aún desconocidas.

Ni tan buenos ni tan malos, sino todo lo contrario

Hasta hace poco el abordaje científico de los microorganismos se basó en el concepto de que un microorganismo determinado (por ejemplo, el neumococo) causaba una determinada enfermedad (la neumonía). A otros se les reconocía como comensales que vivían normalmente en el cuerpo humano y tenían algunas funciones benéficas, pero hasta ahí llegaba el concepto de convivencia. Ahora se ha admitido que la magnitud es mayor.

Nuestra relación con ellos es compleja y tiene que ver con muchos estados patológicos, pero también con otros que podremos mantener para no enfermar.

“Lo que hacemos es sentar las bases de los protocolos y métodos por medio de los cuales intentaremos responder las preguntas que han surgido sobre la microbiota y el microbioma; también, nos hemos dedicado a examinar la bibliografía disponible, a formar recursos humanos y, por supuesto, a buscar recursos económicos, porque no todo lo tenemos cubierto todavía. Ya hemos organizado dos reuniones en las que se mostraron y consolidaron los pequeños avances logrados”, indicó López Vidal.

¿Quiénes serán los sujetos de estudio?

Los universitarios trabajarán con cuatro poblaciones. La primera estará formada por sujetos normales que donarán muestras de heces; la segunda, por pacientes con SII (con su respectivo grupo control para observar las diferencias entre uno y otro); la tercera, por individuos con diarrea asociada al uso de antibióticos utilizados para tratar la colitis por Clostridium difficile, una enfermedad que ya constituye una grave epidemia en múltiples instituciones médicas.

Y la cuarta, por pacientes con SOS, la causa más frecuente de consulta en el área de oftalmología (sus síntomas son visión borrosa, ardor, picazón o enrojecimiento en los ojos, sensación arenosa o abrasiva y sensibilidad a la luz).

Por lo que se refiere a la colitis por Clostridium difficile, es una afección resistente a los antibióticos. Para tratarla se requieren procedimientos particulares que guardan relación con el manejo de los equilibrios y desequilibrios del microbioma intestinal; por eso, los investigadores planean recurrir a los trasplantes fecales.

“Tendremos un banco de muestras de heces para conocer la variabilidad de los microorganismos que hay en ellas (vale la pena destacar que la mayoría de los microorganismos no se conoce y, por lo tanto, no se ha descrito aún). Así, cuando se necesite material para realizar un trasplante fecal en un área clínica, tendremos la oportunidad de ofrecerlo en las mejores condiciones de control de calidad. Pronto podremos echar a andar este servicio para los médicos que atienden a pacientes con esta enfermedad”, dijo Ponce de León.

En cuanto al SOS, pretenden saber qué cambios ocurren en los microorganismos que normalmente viven en ese órgano.

De esta manera crecen las expectativas para tratar con éxito padecimientos inflamatorios intestinales que van desde el síndrome de intestino irritable, hasta aquellos que producen, además, cambios en el propio intestino, con complicaciones graves, como la enfermedad de Crohn; así como la diarrea asociada al uso de antibióticos y el síndrome de ojo seco.

“Quizá después podamos ampliar nuestra investigación a otras entidades patológicas, pero en principio considero que con éstas vamos a tener suficiente trabajo para los próximos años”.

De hecho, ya se han obtenido datos iniciales interesantes relacionados con el síndrome metabólico, alteraciones neurológicas como Alzheimer, Parkinson y Huntington, hígado graso, psoriasis y diabetes.

“Existen evidencias de que la microbiota y el microbioma de las personas con estas patologías sufren cambios”, añadió López Vidal.

Resultados esperados de la investigación

Es probable que en los resultados de esta investigación haya variaciones que dependerán de la edad de los sujetos estudiados, de su estado nutricional, del lugar donde viven, de la profesión u oficio que desempeñan, de su tipo de dieta, incluso de su forma de nacimiento (por cesárea o por vía natural).

“Todo esto influye en la manera en que se elabora el perfil de su microbiota y su microbioma. Reconocer esto es fundamental para establecer las relaciones causales de las enfermedades y saber cómo modificar dicho perfil. Asimismo, los microorganismos tienen hábitos y nichos específicos.

“Por ejemplo, no todas las bacterias habitan, en las mismas proporciones, en la piel, los ojos, los oídos, la nariz y los órganos internos. Por eso intentaremos analizar no sólo su presencia en el organismo de los sujetos estudiados, sino también qué regulan, cómo lo hacen y cómo pueden llevar de la salud a la enfermedad, y viceversa”, abundó.

Cada día se sabe más sobre la microbiota y el microbioma humano; sin embargo, en opinión de López Vidal se debe explorar más cómo propician el equilibrio en el organismo, porque parece ser que su sola presencia resulta insuficiente para explicarlo. Así pues, habrá que analizar qué tanto la función que llevan a cabo en conjunto es lo que da como resultado ese equilibrio de salud.

“Ya han aparecido las primeras evidencias de que juegan un papel fundamental en la regulación de la respuesta inmune, la disminución de la inflamación, el retraso de las enfermedades neuronales y, quizá, la prevención del cáncer de colon (se ha vislumbrado que la pérdida de microorganismos y la permanencia de ciertas especies disparan esta enfermedad). Esto modifica el concepto de la microbiología médica”.

Ojalá este trabajo ayude también a entender mejor el equilibrio que los humanos hemos de mantener tanto internamente como con el ambiente, porque así como el desarrollo tecnológico, la sobrepoblación, la contaminación y el cambio climático afectan el entorno, todo parece indicar que los cambios y alteraciones a nivel microscópico se manifiestan en el cuerpo humano como enfermedades”, concluyó Ponce de León.

Bacterias que viven en nosotros se “activan” al detectar cambios de temperatura corporal

2015 10 22 Gloria Soberón Chávez, del Instituto de Investigaciones Biomédicas de la UNAM.Un factor de virulencia es una molécula que una bacteria o virus produce para colonizar a su huesped, evadir o suprimir su sistema inmunológico, entrar o salir de sus células o nutrirse.

Pseudomonas aeruginosa, es una bacteria presente en el ambiente, patógena para el humano y otros mamíferos. Estamos expuestos a ella pero no todos enfermamos por su causa; eso depende de cómo se encuentra nuestro sistema inmunológico. Sólo si tenemos las defensas “bajas” podríamos infectarnos.

En esta bacteria, la expresión de factores de virulencia podría llegar a ser mayor si la temperatura es superior a 37 grados centígrados. Gloria Soberón Chávez, del Instituto de Investigaciones Biomédicas (IIBm) de la UNAM, ha encontrado una explicación de por qué se “prende” esa expresión con el aumento de temperatura.

Eso se debe, explicó la científica, a que las bacterias “detectan” los cambios en la temperatura mediante un mecanismo llamado termómetro de ARN (ácido ribonucleico).

La estructura del ARN se modifica por el aumento de temperatura; se “afloja” o se “relaja” hasta que una parte quede expuesta, ahí se “peguen” los ribosomas y aumente la síntesis de proteínas regulatorias que prenden los factores de virulencia.

Es decir, si la bacteria infecta a una persona o animal de sangre caliente, aumenta la temperatura corporal y las estructuras en el ARN mensajero (ARNm) se abren y entonces se expresan los factores de virulencia.

¿Qué tanto daño causa esta bacteria?

La pseudomonas aeruginosa es un patógeno oportunista que causa infecciones en cualquier parte del cuerpo, en especial a pacientes internados en terapia intensiva que están entubados, porque son difíciles de tratar debido a la resistencia natural de esta bacteria a los antibióticos.

Además, es la primera causa de enfermedad y mortalidad en pacientes con fibrosis quística, que es la enfermedad genética más frecuente en poblaciones caucásicas. También tiene un papel relevante en la muerte de pacientes quemados que se infectan.

Conclusiones del estudio y ¿cómo atacar a estas bacterias?

El estudio permitió a los investigadores concluir que la termorregulación de los factores relacionados con la virulencia mediada por los termómetros de ARN es un proceso regulatorio muy sensible, con características como alta velocidad de respuesta, y la reversibilidad de los cambios estructurales, que permiten que las bacterias tengan una respuesta inmediata a las modificaciones ambientales de temperatura que son relevantes para el estilo de vida patógeno bacteriano, como la colonización del cuerpo humano, en contraste con la supervivencia en el agua, el suelo o el aire.

En la mayoría de las bacterias los cambios ocurren a 37º C y a 42 o C en el caso de N. meningitidis, que permanece como comensal en el tracto respiratorio y al presentarse fiebre –como en las infecciones por influenza– se produce inflamación y la bacteria expresa factores de virulencia que le permiten contender con la respuesta inmune volviéndose patógena.

Debido a que los termómetros de ARN no se pueden modificar, para tratar de regular la virulencia de las bacterias se buscan inhibidores de la expresión de las proteínas que regulan la expresión de los factores de virulencia, especialmente dos en el caso de P. aeruginosa: RhlR y LasR.

Esta investigación, financiada por el Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica (PAPIIT) UNAM, continuará en colaboración con Luis Servín, del IIBm; Luis David Alcaraz, del Instituto de Ecología; y Rodolfo García y Rosario Morales, de la Facultad de Medicina, con el estudio de aislados clínicos y ambientales de Pseudomonas que tienen una respuesta atípica, a fin de encontrar factores que permitan bloquear la virulencia. También se pretende secuenciar genomas de algunas de estas bacterias.

Y para una aplicación biotecnológica, trabajamos en la obtención de cepas industriales que produzcan altos niveles de surfactantes (jabón) y que no sean virulentas, finalizó la científica.

Invitan a investigadores a Trends in Microbiology.

A raíz de la publicación del artículo Regulation of Pseudomonas aeruginosa virulence factors by two novel RNA thermometers, en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) de Estados Unidos, la universitaria fue invitada a hacer una revisión sobre diferentes casos de regulación postranscripcional de proteínas de virulencia asociada a los llamados termómetros de ARN, que modulan la traducción de los ARNm, para la revista Trends in Microbiology.

De ese modo, junto con Luis Servín, del Departamento de Biología Molecular y Biotecnología del IIBm, y la egresada del doctorado en Ciencias Bioquímicas de la UNAM, María Victoria Grosso, hizo un análisis de la importancia de los termómetros de ARN y describieron su funcionamiento diferencial en las bacterias Listeria monocytogenes, Neisseria meningitidis, Vibrio cholerae. Yersinia, Escherichia coli patógenas, Leptospira interrogans y Pseudomonas aeruginosa.

¿Sabes cómo cuidan los laboratorios que los microorganismos peligrosos no escapen?

En el laboratorio nivel 3 se trabaja casi exclusivamente con M. tuberculosis.
En el laboratorio nivel 3 se trabaja casi exclusivamente con M. tuberculosis.

Para mejorar el conocimiento científico, deben existir laboratorios especializados que contengan a los microorganismos y protejan a los seres humanos de una infección. Actualmente, México cuenta con laboratorios de bioseguridad, especializados en el manejo de microorganismos patógenos, se les ubica en los niveles: 1, 2, 3 y 4, de acuerdo con los microorganismos infecciosos con los que se trabaje.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) clasificó a los agentes causantes de enfermedades y sus toxinas en cuatro grupos de riesgo según su capacidad patogénica, virulencia y toxigenicidad, modo de transmisión y gravedad de la enfermedad que originan.

En el grupo de riesgo 3 están incluidos algunos virus, como el del Valle del Rift, el de la encefalitis equina venezolana y el de la inmunodeficiencia humana (VIH); también bacilos, como el causante del ántrax (Bacillus anthracis), y algunas bacterias, como Mycobacterium tuberculosis.

Una de las características del grupo es su alta transmisibilidad. Pueden provocar enfermedades graves en humanos y en animales, aunque el riesgo de contagio entre personas es bajo.

“Es importante mencionar que se debe contar con medicamentos y vacunas contra los clasificados dentro de este grupo. Si no fuera así, entonces hablaríamos del grupo de riesgo 4, al que pertenecen virus como el ébola, para el cual el tratamiento y vacuna están a nivel experimental”, dijo Clara Inés Espitia Pinzón, responsable académica de la Unidad de Bioseguridad (BSL-3) y jefa del Departamento de Inmunología del Instituto de Investigaciones Biomédicas (IIBm).

“En nuestro laboratorio nivel 3 trabajamos casi exclusivamente con M. tuberculosis –causante de la tuberculosis humana–, una de cuyas características es que se trasmite por el aire en forma de aerosoles, es decir, cuando las personas infectadas estornudan o tosen y, por lo tanto, es muy contagiosa”, señaló.

“Esto también puede ocurrir mientras se manipulan las bacterias en el laboratorio. Por ejemplo, al abrir un cultivo de microorganismos, si no se sigue el protocolo adecuado, se podrían liberar aerosoles al ambiente”, indicó.

Bioseguridad. Evitar que los organismos escapen

Estos espacios están planeados para cumplir con dos preceptos básicos: la bioseguridad y la biocustodia. La primera está conformada con todas las medidas encaminadas a proteger a las personas que trabajan con los patógenos, al personal de una institución, a la comunidad y al medio ambiente. Esto implica el adecuado diseño del laboratorio, el entrenamiento del personal, el seguimiento de los protocolos para manejar los microorganismos y el equipo de protección personal.

El laboratorio nivel 3 cuenta con un sistema de aire que genera una presión negativa, que no permite la salida de partículas hacia el exterior y el aire es continuamente renovado a través de filtros que retienen la salida de microorganismos.

El sitio primario de contención son los gabinetes de bioseguridad biológica, que a su vez tienen presión negativa y están conectados con filtros específicos para impedir que los aerosoles generados durante el manejo de los microorganismos escapen al ambiente.

“Una de las situaciones más graves que pueden presentarse es que accidentalmente se rompa un recipiente con el cultivo de las bacterias; en este caso, los protocolos son fundamentales porque indican exactamente los procedimientos para contener el derrame y proteger al personal”, explicó la académica.

La biocustodia. La cárcel de los virus.

La biocustodia, por otra parte, se refiere a las providencias necesarias para proteger a los microorganismos y evitar su salida, no accidental, sino intencionada, con objetivos de bioterrorismo.

“En México no hemos tenido este tipo de experiencias, pero es importante mencionar que desde la década de los 70 se firmó la Convención de Armas Bacteriológicas (biológicas) y Toxínicas, promulgada por la ONU, que versa sobre la prohibición del desarrollo, producción y almacenamiento de éstas en los estados firmantes, que se comprometieron a su control y destrucción”, refirió Espitia Pinzón.

Entre las acciones específicas dentro del contexto de la biocustodia están, por ejemplo, contar con inventarios de las cepas de bacterias que se manejan. En el caso de M. tuberculosis hay una enorme diversidad en patogenicidad y virulencia, así como resistencia a los medicamentos entre los aislados clínicos.

“Por esta razón se debe conocer todo acerca del origen de las cepas, especialmente si son resistentes, multirresistentes o extremadamente resistentes a los fármacos. Si presenta esta última característica, se le debe manejar en un laboratorio de riesgo biológico 4”, abundó.

Acceso restringido. Sólo gente bien entrenada.

El laboratorio nivel 3 del IIBm cuenta con un manual de bioseguridad en línea, que contiene un reglamento que, entre otras cosas, permite el acceso únicamente al personal autorizado previamente entrenado, como estudiantes de doctorado, posdoctorado y algunos de maestría, al final de sus estudios. La entrada está restringida a menores de 18 años.

En el Instituto la mayoría de las investigaciones se realizan en los de nivel 2, con patógenos del grupo de riesgo 2, que no producen una enfermedad severa en el humano y que son peligrosos sólo si los individuos están inmunocomprometidos. En cualquier caso, también se deben tener en condiciones de bioseguridad, remarcó.

No sólo afectan al ser humano.

Se colabora con la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia (FMVZ) porque la tuberculosis también es un problema en el ganado. La bovina es producida por Mycobacterium bovis, que es tan patógena en las reses como M. tuberculosis en el humano. De igual manera, hay colaboraciones con algunas instituciones educativas y del sector salud, a las que se les provee de productos bacterianos no infecciosos, como ácidos nucleicos, proteínas y lípidos.

Recientemente se inició un programa de investigación en la búsqueda de nuevas alternativas de tratamiento para enfermedades infecciosas, entre las cuales está la tuberculosis, en el que participan científicos de los institutos de Química (IQ) y Nacional de Enfermedades Respiratorias.

En este proyecto, el BSL-3 tendrá un papel importante porque los compuestos, sintéticos y naturales, obtenidos a partir de plantas de la biodiversidad mexicana por los investigadores del IQ, serán evaluados in vitro y en vivo en modelos celulares y animales.

“El laboratorio cuenta con la infraestructura adecuada para infectar animales con M. tuberculosis por vía aérea y también para evaluar la actividad de los medicamentos y los preparados vacunales”, concluyó.

Bacterias son muy listas: pueden mutar hasta 6 veces al día. En 30 años serán inmunes

  • Ada Yonath es la cuarta mujer en obtener un Premio Nobel de Química, en 2009.
    Ada Yonath es la cuarta mujer en obtener un Premio Nobel de Química, en 2009.

Méx. DF. Al defenderse de los antibióticos, las bacterias evolucionan al grado de producir seis generaciones en un día. De seguir combatiéndolas mal, en 30 años muchas de ellas serán inmunes a nuestros medicamentos, sostuvo Ada Yonath, Premio Nobel de Química 2009 quien dijo que una respuesta a este problema podría ser diseñar un medicamento por cada enfermedad, pero se requiere la unión de todas las empresas farmacéuticas.

Al ofrecer una cátedra extraordinaria en la Facultad de Química de la UNAM,  explicó que esa resistencia de las bacterias es producto del sobreuso de las sustancias para combatirlas, aunada a la respuesta natural de estos organismos que, al verse amenazados de muerte, han alterado su genoma —rápida y eficazmente— “pues, como pasaría con cualquiera de nosotros, ellos también desean vivir.

Para darnos una idea de la rapidez de evolución de estos patógenos, consideremos su potencial para producir seis generaciones en un día —algo que a los humanos tomaría 50 años—. Si los atacamos así, las bacterias morirán y mutarán hasta que una salga indemne y transmita esta característica a su descendencia, explicó.

Ante este escenario, la académica sugirió a las grandes compañías farmacéuticas hacer un frente común, pues de seguir por este camino existe el peligro de que en tres décadas esta capacidad progresiva de soportar medicamentos haga intratables a muchas enfermedades.

Al menos hay un par de alternativas para que los antibióticos ganen en efectividad y en su carrera contra estos seres; en ambas, el estudio del ribosoma tiene un papel crucial, agregó en el marco de las celebraciones por el medio siglo de posgrado en la FQ.

El ribosoma, la clave

“Los ribosomas son complejos supramoleculares universales, encargados de procesar proteínas y funcionan de manera casi idéntica en todas las células, sin importar si son de un microorganismo o de un mamífero”, señaló la también directora del Centro de Estructura Biomolecular Helen & Milton .

“Esta característica hace que poco menos de la mitad de los antibióticos en el mercado busquen interrumpir los procesos vitales de las bacterias mediante adherencia ribosómica, es decir, los medicamentos se ‘anclan’ a puntos concretos de éstas, mientras que ellas han encontrado una estrategia de supervivencia al evolucionar y eliminar estos sitios de amarre. Así se genera la resistencia referida”.

Una forma de combatirla, aunque parcialmente, es administrar sustancias en pares a fin de obtener mayores posibilidades de “anclaje”. De hecho, Yonath y su equipo han colaborado con investigadores de las universidades de Illinois e Hiroshima para aprovechar la sinergia de los medicamentos lankacidin y lankamycin.

No obstante, uno de los problemas de los antibióticos es que no son selectivos, pues además de eliminar patógenos arrasan con parte importante del microbioma humano (microbios benéficos presentes en nuestros cuerpos y esenciales en nuestra salud).

Por ello, la Nobel ha replanteado su apuesta: ahora sostiene que la respuesta es diseñar un medicamento por enfermedad. “Como señalamos al inicio con el ejemplo de los clips, en la naturaleza, estructura es función y si encontramos la correcta, podríamos desarrollar un fármaco para cada mal, lo que además de potenciar su efectividad, disminuiría su agresividad contra la microbiota”.

Al iniciar mis indagaciones mi meta era minimizar o eliminar totalmente la resistencia bacterial, pero esto resultó insuficiente. No me malentiendan, aún persigo lo mismo, pero ahora el reto es lograrlo, pero sin sacrificar la flora microbiana natural. De conseguirlo, detonaremos una revolución para este campo, concluyó.

“La naturaleza funciona bajo un principio: estructura es función”, señaló la cristalógrafa para luego mostrar imágenes de clips nuevos, en impecable forma de pinza, junto a otros doblados caprichosamente. “Los primeros sirven para mantener los papeles ordenados; los segundos, no de mucho. Lo mismo se aplica en el diseño de fármacos”, dijo.

Con esta metáfora, la cuarta mujer en obtener un Premio Nobel de Química (2009) explicó qué hay detrás de uno de los problemas más severos que enfrenta la medicina moderna: la cada vez más notoria resistencia bacteriana a los antibióticos.

Cuidado: desinfectar con cloro no mata a todas las bacterias

UNAM María Teresa Orta Ledesma
María Teresa Orta Ledesma

Se han encontrado patógenos resistentes a la cloración (método convencional de desinfección) en fuentes de abastecimiento de agua potable de México que, al ser ingeridos, podrían causar una epidemia.

Son bacterias que el cloro no logra inactivar porque adquieren una forma viable no cultivable (VNC) y no es posible detectar su presencia por métodos de cultivo, señaló María Teresa Orta Ledesma, del Instituto de Ingeniería (II) de la UNAM.

Se ha alertado de la presencia de la Helicobacter pylori, causante de cáncer gástrico, en suministros potables de la ciudad de México. El hallazgo —en 2005— en una fuente de abastecimiento de Xochimilco fue consignado por Marisa Mazari, del Instituto de Ecología (IE).

Se ha alertado de la presencia de la Helicobacter pylori, causante de cáncer gástrico, en suministros potables de la ciudad de México. El hallazgo —en 2005— en una fuente de abastecimiento de Xochimilco fue consignado por Marisa Mazari, del Instituto de Ecología (IE).

Además, en 2014 se halló otro patógeno, el Vibrio cholerae, en un pozo de la sierra de Huejutla, Hidalgo. Derivado de esto, la Secretaría de Salud registró 300 pacientes con cólera en estados aledaños como Veracruz, San Luis Potosí y el DF. Para entender este hecho se tomaron muestras tanto de los infectados como del agua contaminada, para su análisis en el Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán (INCMNSZ).

Ante el riesgo de una propagación de ese tipo de patógenos por consumo hídrico, Orta desarrolla el proyecto Desinfección de Agua Potable Contaminada con Helicobacter pylori y Vibrio cholerae en su Forma de Resistencia Ambiental VNC, que apuesta a su eliminación mediante un método avanzado de ozonación.

Bajo la dirección de la académica y como parte de su tesis doctoral, Beatriz Casasola afina una técnica molecular para detectar estos microorganismos, investigación precursora e interdisciplinaria realizada en colaboración con el INCMNSZ, institución que emplea la técnica referida para detectar los patógenos en biopsias de estómago, pero no en reservorios hídricos.

Se trata de un esfuerzo inédito porque no hay análisis sobre estas bacterias en forma VNC y porque para su detección y cuantificación se requieren modificaciones a la estrategia referida, porque se espera trabajar con material genómico que brinde información sobre el estado metabólico de la bacteria (Casasola está en el proceso de afinar el método).

El objetivo es establecer qué estrategia de desinfección es más eficiente para la eliminación de dichas bacterias, así como determinar las dosis de ozono (O3) requeridas para los sistemas de potabilización.

Las bacterias Vibrio cholerae y Helicobacter pylori tienen la capacidad de desarrollar un estado VNC, como mecanismo de supervivencia, al presentarse en un medio acuoso o si se encuentran en un entorno adverso. Así se mantienen activas (metabolismo, respiración, capacidad infectiva, transcripción genética, síntesis de proteínas y producción de biomasa), pero no son capaces de replicarse en un medio de cultivo, lo que impacta en las pruebas de calidad hídrica y genera imprecisión en los métodos tradicionales de medición de patógenos, falsos negativos y una subestimación de su presencia.

El Helicobacter pylori tiene una forma bacilar y al volverse viable no cultivable se transforma en cocoide (figura 1), en un lapso de entre 10 y 15 días. El registro fotográfico se publicará en breve, apuntó Orta.

Al añadir cloro para desinfectar “uno cree que no hay bacterias. Sin embargo, éstas forman biopelículas (agrupaciones de una o varias especies) que se adhieren a las tuberías y se convierten en un reservorio en periodos interepidémicos, pues hay indicios de que V. cholerae puede sobrevivir en estado VNC por tiempos prolongados. Al encontrar un medio favorable (si el humano las ingiere) crecen, infestan y podrían detonar una propagación”, advirtió la investigadora de la UNAM.

La universitaria ha propuesto técnicas avanzadas de desinfección por ozonación en el II. Ya desarrolló el proceso para la Helicobacter pylori (el O3 destruye la forma cocoide resistente), pero le falta encontrar la dosis de esta sustancia y tiempo de contacto para inactivar el Vibrio cholerae.

Establecer la cantidad y los lapsos es importante, porque escalar un proceso por esta vía es caro, “10 veces más que el cloro. Por eso debo precisarlo para no comprar equipo de más”, explicó.

Por su parte, Casasola debe inducir la formación de esta bacteria bajo ciertas condiciones, detectarlas y cuantificarlas. Dentro de los objetivos planteados se incluye definir la técnica molecular respectiva; para ello trabaja con colorantes fluorescentes que dictaminan la viabilidad bacterial, porque no se trata sólo de saber que están ahí, sino que están vivas y en espera de reproducirse.

Aunque la ozonación en sistemas de potabilización no es novedad (en Europa se usa desde hace más de 100 años), sí lo es para este tipo de patógenos en su forma resistente. A nivel internacional aún hay mucho por aportar (en cuanto a dosis) en sistemas para acabar con los organismos en su forma VNC.

En este esfuerzo, Orta considera investigación de punta en técnica molecular para analizar microorganismos en agua. En el mundo, sólo México y Japón ahondan en ella.

Los procesos avanzados de tratamiento basados en ozonación tienen ventajas. Además de ser un oxidante con más poder que el cloro en la desinfección, el O3 es amigable con el ambiente y a diferencia del primero —que forma moléculas que pueden afectar la salud—, al desintegrarse se transforma en oxígeno.