Resolver el problema más antiguo de la microbiología
Kim Lewis y Slava Epstein son finalistas del Premio al Inventor Europeo 2021
La Oficina Europea de Patentes (OEP) anuncia que los renombrados microbiólogos estadounidenses Kim Lewis y Slava S. Epstein han sido nominados como finalistas en la categoría "Países no pertenecientes a la OEP" del Premio al Inventor Europeo 2021. Han desarrollado un dispositivo que permite a los científicos separar e incubar cepas individuales de bacterias en su entorno natural. Su invento, el iChip -un chip de plástico del tamaño de un pulgar con agujeros minúsculos- permite cultivar un mayor número y variedad de microorganismos en los laboratorios, resolviendo así un antiguo problema de la microbiología.
Microbiólogos estadounidenses nominados para el premio de la Oficina Europea de Patentes (OEP) por un dispositivo que permite a los científicos cultivar células individuales de microbios previamente "incultivables".
El invento separa nuevas células de microbios y las cultiva utilizando tierra rica en nutrientes tomada de sus entornos nativos. Como resultado, los científicos pueden cultivar una gama mucho más amplia de microbios, lo que lleva al descubrimiento de nuevos fármacos capaces de hacer frente a las "superbacterias" inmunes a los antibióticos existentes
El iChip ha ayudado a los investigadores a cultivar unas 80.000 cepas de organismos que antes no se podían cultivar, lo que ha permitido encontrar más de 50 posibles candidatos a nuevos antibióticos. El éxito del dispositivo permitió a Lewis y Epstein, que emigraron de la URSS para hacer carrera, crear una empresa privada que comercializa el iChip desde 2010.
"Lewis y Epstein han creado una herramienta que permite a los científicos acceder y cultivar microorganismos que antes no estaban disponibles", afirma el presidente de la OEP, António Campinos, al anunciar los finalistas del Premio al Inventor Europeo 2021. "Esto podría ayudar a los investigadores a encontrar nuevos antibióticos, abordar la resistencia a los medicamentos y, en última instancia, salvar vidas. Y muestran cómo las patentes desempeñan un papel importante para convertir la innovación en un negocio."
Los ganadores de la edición 2021 del premio anual a la innovación de la OEP se anunciarán en una ceremonia que comenzará el 17 de junio a las 19:00 CEST y que este año se ha reimaginado como un evento virtual para una audiencia mundial.
Abordar una oscura y antigua anomalía
El viejo problema de los microbiólogos ha sido aprovechar el potencial del 99% de los microbios que no pueden cultivarse en el laboratorio. Sólo el 1% de las células microbianas producen colonias en una placa de Petri, y a partir de ellas los científicos han obtenido prácticamente todos los antibióticos utilizados en la medicina moderna. Sin embargo, el uso excesivo de estos antibióticos ha conducido a la resistencia a los medicamentos, haciendo que los tratamientos sean ineficaces y exponiendo a las poblaciones humanas a peligrosas infecciones.
Intentar cultivar más bacterias en el laboratorio se consideraba un campo de trabajo improductivo. Los científicos consideraban que la mayoría de las bacterias eran "materia oscura", un término utilizado en astronomía para designar una sustancia inescrutable que puede constituir la mayor parte del universo pero que no puede verse. Para los microbiólogos, la realidad era que la mayoría de las cepas de bacterias eran simplemente inaccesibles en el laboratorio.
Haber crecido en la URSS dio a ambos inventores una perspectiva diferente de las cosas, lo que les ayudó a aportar ideas nuevas al campo de la microbiología. Después de trabajar en la Universidad de Moscú -donde ambos se conocían vagamente-, ambos emigraron por separado a Estados Unidos. Casualmente, ambos acabaron en la Universidad Northeastern de Boston a principios de la década de 2000, donde les volvió a presentar un amigo común.
En la Northeastern, ambos empezaron a colaborar para encontrar formas de cultivar nuevas especies bacterianas, convencidos de que era necesario un nuevo enfoque y de que el problema podía superarse. Un avance clave se produjo cuando Epstein y Lewis reconocieron que los nutrientes del suelo nativo de las bacterias eran el ingrediente clave que faltaba en las placas de Petri convencionales. Sin embargo, la dificultad residía en separar unas cepas de bacterias de otras. A diferencia de las colonias puras en un laboratorio, las bacterias en la naturaleza se entremezclan, lo que hace imposible separar cepas individuales.
Lo que se necesitaba era un dispositivo capaz de aislar e incubar cepas individuales de bacterias en su entorno natural -la tierra del jardín, por ejemplo- y así nació el concepto del iChip (abreviatura de chip de aislamiento). Tras un proceso de prueba y error, que incluía enterrar el dispositivo en el suelo para recoger muestras de bacterias, Lewis y Epstein desarrollaron con éxito su prototipo del tamaño de un pulgar. "Soy optimista", dice Epstein. "Cuando estás seguro de que vas a superar los retos, entonces enfrentarte a ellos se convierte en algo realmente emocionante".
El dispositivo funciona capturando células individuales de microbios y exponiéndolas a tierra rica en nutrientes a través de una membrana de policarbonato con poros muy finos de entre 20 y 30 nanómetros. Esto crea un efecto parecido al de una bolsa de plástico de supermercado con pequeños agujeros. Las células bacterianas se aíslan en compartimentos, sustentados por los nutrientes del suelo que pueden atravesar la membrana.
En 2002, Epstein y Lewis informaron de que el crecimiento bacteriano en su nuevo dispositivo se multiplicaba por 300 en comparación con una placa de Petri convencional. Ese mismo año, la pareja presentó una solicitud de patente europea (para un método de aislamiento y cultivo de microorganismos), que se concedió en 2008.
Un año después, en 2003, Lewis y Epstein fundaron la pyme privada NovoBiotic Pharmaceuticals, LLC para llevar el iChip al mercado. El iChip se lanzó oficialmente en 2010. "No habría sido posible crear una empresa sin presentar solicitudes de patentes", dice Lewis. "La primera pregunta que hace un inversor es qué posees, y lo único que poseíamos era nuestra propiedad intelectual".
Una herramienta para desarrollar antibióticos de nueva generación
Desde su lanzamiento, el iChip de Lewis y Epstein ha ayudado a los investigadores a desarrollar posibles candidatos a nuevos antibióticos. Entre ellos se encuentra la teixobactina, la primera nueva clase de antibióticos anunciada en décadas. La empresa de los inventores está llevando a cabo estudios relacionados con la teixobactina que les permitirán iniciar los ensayos de fase I en 2022, según Lewis.
El éxito del iChip, y la inspiradora historia de emigración y colaboración de los inventores en Northeastern, ha dado a la pareja cierta fama. Las herramientas de cultivo diseñadas en el laboratorio de Epstein en Northeastern han sido nombradas entre los 100 mejores descubrimientos por la revista Discover.
Para Epstein, establecer una empresa comercial era la mejor manera de obtener resultados. Su iChip no es un trabajo puramente académico, sino una herramienta diseñada para atender las necesidades de hoy. Por ello, ambos siguen dividiendo su tiempo entre sus puestos académicos y la asesoría en proyectos relacionados con el iChip.
La resistencia a los antimicrobianos sigue siendo una amenaza crítica para la salud. Sin los antibióticos de nueva generación, las "superbacterias" podrían cobrarse hasta 10 millones de vidas al año de aquí a 2050. Dado que el mercado mundial de la microbiología clínica se estimó en 8.300 millones de euros en 2016, y se espera que crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta del 6,7% para alcanzar los 15.200 millones de euros en 2025, la empresa de Lewis y Epstein está bien situada para desempeñar un papel clave en esta expansión.
Su invento es también un excelente ejemplo de cómo una solución de baja tecnología puede transformar las prácticas científicas y, en última instancia, aportar beneficios a los ciudadanos. Además de contribuir a la lucha contra la resistencia a los antimicrobianos, el iChip -al permitir a los investigadores aislar y estudiar las bacterias- tiene el potencial de ayudar a desarrollar medicamentos para tratar otras enfermedades, como agentes anticancerígenos, antiinflamatorios e inmunosupresores.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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