Activar el potencial farmacéutico oculto de las bacterias
Investigadores desarrollan un nuevo método genético para la producción de nuevos principios activos en bacterias
Los microorganismos producen una gran variedad de productos naturales que pueden utilizarse como principios activos para tratar enfermedades como las infecciones o el cáncer. Los genes de los microbios contienen los planos de estas moléculas, pero a menudo permanecen inactivos en condiciones de laboratorio. Un equipo de investigadores del Instituto Helmholtz de Investigación Farmacéutica del Sarre (HIPS) ha desarrollado un método genético innovador que aprovecha un mecanismo bacteriano natural de transferencia de material genético y lo utiliza para producir nuevos principios activos.
A diferencia de los humanos, las bacterias tienen la extraordinaria capacidad de intercambiar material genético entre sí. Un ejemplo bien conocido y con consecuencias de gran alcance es la transferencia de genes de resistencia a los antibióticos entre patógenos bacterianos. Esta transferencia de genes les permite adaptarse rápidamente a distintas condiciones ambientales y es uno de los principales motores de la propagación de la resistencia a los antibióticos. Los investigadores del HIPS y del Centro Alemán de Investigación de Infecciones (DZIF) han aprovechado ahora este principio natural para amplificar y aislar los planos genéticos de los nuevos productos naturales bioactivos de las bacterias, conocidos como grupos de genes biosintéticos. Su innovador método, denominado "ACTIMOT", permite producir los productos naturales codificados en los grupos de genes directamente en la bacteria nativa o transferirlos a cepas de producción microbiana más adecuadas para producir allí las nuevas moléculas. El HIPS es un centro del Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones (HZI) en colaboración con la Universidad del Sarre.
ACTIMOT -abreviatura de "Advanced Cas9-mediaTed In vivo MObilization and mulTiplication of BGCs"- aprovecha la tecnología CRISPR-Cas9, que se ha dado en llamar "tijera de genes", y permite por tanto realizar intervenciones precisas en el material genético de las bacterias. Dado que los grupos de genes biosintéticos suelen ser menos activos en condiciones de laboratorio, se extraen del genoma mediante ACTIMOT y se insertan en una unidad genética móvil que luego multiplica la propia bacteria. Todos estos pasos se realizan aprovechando el mecanismo molecular que también permite a las bacterias transferir genes de resistencia entre sí. En muchos casos, la amplificación de los grupos de genes en estos denominados plásmidos ya es suficiente para permitir la producción de los productos naturales codificados. Si no se consigue, los plásmidos formados pueden transferirse fácilmente a una cepa de producción alternativa para producir los productos naturales codificados. En el presente estudio, los autores ofrecen ejemplos exitosos de ambos enfoques.
"Muchos grupos de genes biosintéticos permanecen suprimidos en condiciones de laboratorio por diversas razones, y los esfuerzos actuales para revelar los productos naturales que codifican sólo abordan un número limitado de ellos", afirma Chengzhang Fu, jefe de grupo de investigación junior en el HIPS y último autor del estudio. "Nuestro método imita el proceso natural de transferencia genética bacteriana para liberar y amplificar directamente grupos enteros de genes biosintéticos dentro de la célula bacteriana nativa, lo que permite acceder a productos naturales hasta ahora ocultos. Gracias a esta tecnología, podemos acceder al potencial biosintético de las bacterias de forma mucho más rápida y sencilla que con los métodos existentes."
El equipo ya ha demostrado que ACTIMOT puede conducir a nuevos descubrimientos: Durante el estudio, los investigadores descubrieron 39 nuevos productos naturales de cuatro clases desconocidas hasta entonces. Estos descubrimientos han dado al equipo la confianza de que ACTIMOT puede acelerar significativamente el descubrimiento de nuevos candidatos a fármacos. "Los microorganismos nos ofrecen un potencial increíble para la producción de nuevas materias químicas que podemos utilizar, entre otras cosas, para desarrollar principios activos que se necesitan con urgencia", afirma Rolf Müller, jefe de departamento y director científico del HIPS y coordinador del área de investigación "Nuevos antibióticos" del DZIF, que también desempeñó un papel destacado en el estudio. "Hasta ahora, gran parte de este tesoro microbiano permanece oculto para nosotros. ACTIMOT nos ayudará a explotar aún más el potencial biosintético de las bacterias y, por tanto, a avanzar significativamente en el desarrollo de nuevos agentes activos."
En el estudio actual, ACTIMOT se ha utilizado con bacterias del género Streptomyces. Sin embargo, los autores ya están planeando ampliarlo a otras especies bacterianas con un alto potencial para la producción de productos naturales desconocidos. Más allá de esto, ACTIMOT tiene potencial de aplicación en otras áreas, como la producción a gran escala de productos naturales de alto valor, la exploración de vías génicas desconocidas y la identificación de puntos de partida para la optimización de productos naturales.
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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