Científicos españoles investigan postbióticos como nueva arma contra la resistencia antimicrobiana

Las resistencias a los antimicrobianos (RAM) son una de las amenazas más importantes a las que se enfrenta la sociedad contemporánea. Se estima que en 2019 murieron casi 5 millones de personas por causas relacionadas con bacterias resistentes a los antibióticos, de las cuales 1,27 millones fueron causadas directamente por dichos patógenos. Para 2050, se prevé que haya 10 millones de muertes anuales en todo el mundo debido a causas relacionadas con la RAM, superando a los fallecimientos por cáncer y suponiendo no solo una amenaza para la salud mundial, sino también económica: se prevé que la RAM podría provocar una disminución del 3,8% del PIB mundial para 2050.

Por ello, un grupo de investigadores, con un enfoque One Health, se plantea el proyecto de investigación Bioantiresist, en el que se propone que la solución se puede encontrar en los mismos microorganismos que producen todo un conjunto de compuestos que pueden combatir las bacterias resistentes y trabajar de forma sinérgica con los antibióticos para reducir su uso. Específicamente, se explora el uso de componentes bioactivos con actividad antimicrobiana secretados por bacterias acido lácticas (BAL), denominados postbióticos, en combinación con los antimicrobianos convencionales como terapia de carácter innovador.

Se trata de un proyecto de investigación que coordina las capacidades científicas del grupo de investigación de Adhesión microbiana de la Universidad de Extremadura (AM-UEx), con amplia experiencia en investigación biosanitaria, y la empresa biotecnológica Ingulados S.L., con experiencia en el desarrollo de productos a partir de compuestos bioactivos con actividad antimicrobiana. El equipo está compuesto por Javier Blanco-Blanco (del Instituto Universitario de Investigación Biosanitaria- INUBE), Rosario Cerrato, María Bravo Irene Simón, Pedro Fernández-Llario (todos ellos de Ingulados), Miguel Fajardo-Olivares (del Departamento de Microbiología de la Universidad de Badajoz) y María Coronada Fernández-Calderón (INUBE, Departamento de Ciencias Biomédicas de la Universidad de Extremadura y Consorcio Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina- CIBER-BBN).

El proyecto Bioantiresist tiene como objetivo identificar microorganismos con actividad inhibidora frente a patógenos multirresistentes (MDR) aislados de pacientes hospitalarios para el futuro desarrollo de una composición farmacéutica capaz de combatirlos y trabajar sinérgicamente con antibióticos.

La Dra. Rosario Cerrato , bioquímica, doctora en Veterinaria y directora de Innovación de Ingulados , señala que " el estudio investiga la eficacia de compuestos derivados de la fermentación de bacterias ácido-lácticas (BAL), los llamados postbióticos, combinados con antibióticos contra patógenos multirresistentes aislados de casos clínicos en un entorno hospitalario".

La investigadora explica que " los objetivos técnicos de este primer proyecto han sido la caracterización de nuevos compuestos bioactivos derivados de bacterias ácidolácticas (BAL) con actividad frente a bacterias patógenas de relevancia clínica en la lucha frente bacterias multirresistentes a antimicrobianos y el estudio de los mecanismos de acción de estos compuestos y su contribución al desarrollo de nuevos fármacos con sinergia a antibióticos ". La Dra. Cerrato indica que "la presencia de sinergia podría dar lugar a una nueva estrategia para el tratamiento de infecciones microbianas, reduciendo la presión selectiva y, posteriormente, reduciendo la propagación de patógenos MDR".

Nueva línea de investigación

En este primer estudio del potencial de los BAL contra infecciones bacterianas en humanos, se han obtenido resultados prometedores que abren la puerta a toda una nueva línea de investigación. De acuerdo con la Dra. Cerrato, " la evaluación de cinco cepas de LAB mostró diversas actividades antimicrobianas contra cepas resistentes a múltiples fármacos de E. coli, K. pneumoniae, E. faecalis y E. faecium ". Además, la investigadora destaca que " BAL16 mostró el efecto antimicrobiano más potente entre las cepas analizadas. Caracterizada por su naturaleza proteínica, BAL16 exhibió una actividad sinérgica junto con la tetraciclina contra E. faecium " y concluye que " se confirma el uso de BAL como candidatos a tratamiento y se identifican las bacteriocinas como los principales biocompuestos involucrados en la actividad antimicrobiana ".

Ingulados posee una colección de cepas productoras de postbióticos que se usan actualmente para la mejora de la sanidad animal en productos innovadores que han demostrado ser una alternativa a los antibióticos en ganadería. Dos cepas de esta colección han sido objeto de patente por sus actividades antimicrobianas e inmunomoduladoras novedosas. Precisamente, la selección de las cinco cepas (BAL5, BAL6, BAL8, BAL13 y BAL16) se basó en su notable actividad antimicrobiana contra patógenos de animales, como se demostró en un estudio previo, Wildlife Symbiotic Bacteria Are Indicators of the Health Status of the Host and Its Ecosystem , en el que se examinaron más de 1500 aislamientos bacterianos en busca de propiedades antimicrobianas e inmunomoduladoras y se incluyó en la colección bacteriana una selección de aquellos con características interesantes.

El uso de postbióticos es una estrategia novedosa para tratar infecciones bacterianas que a su vez disminuye la presión selectiva y consecuentemente reduce la expansión de patógenos multirresistentes. La Dra. Cerrato afirma que " desde la época dorada del descubrimiento de los antibióticos, durante la cual se establecieron casi todas las familias de antibióticos disponibles en el mercado, se han descubierto pocas estructuras de antibióticos nuevas. En consecuencia, las compañías farmacéuticas han optado por la optimización de prototipos en lugar de la búsqueda de nuevas moléculas con actividad antimicrobiana. Si bien este enfoque ha mejorado los espectros de actividad y eficacia contra patógenos resistentes a múltiples fármacos, no es sostenible modificar continuamente las mismas estructuras debido a un límite eventual. Es necesario encontrar nuevas estructuras y compuestos ".

Reduciendo la transmisión de resistencias

Los aislados de BAL en los que se centra el proyecto aportan nuevos biocompuestos inhibidores de patógenos, entre los cuales cabe destacar las bacteriocinas (un tipo de postbiótico). " Las bacteriocinas son pequeños péptidos secretados por las BAL que presentan alta actividad contra una amplia gama de patógenos, concentraciones inhibitorias mínimas similares a los antibióticos y un estrecho espectro de acción ", explica la Dra. Cerrato. El estrecho espectro de actividad aunado a un bajo perfil de toxicidad ha llevado a los científicos a proponer su uso para desarrollar diferentes estrategias para combatir el aumento de infecciones por microorganismos multirresistentes (MDR). En la naturaleza, las cepas productoras de antibióticos emplean mecanismos múltiples y, a menudo, sinérgicos para competir con los microbios vecinos. Cerrato asegura que " en Bioantiresist no solo se utiliza un biocompuesto, sino también una mezcla compleja fruto de la fermentación de las BAL. Además, esta sinergia permite reducir el uso de antibióticos y el potencial desarrollo de resistencias ".

La investigadora destaca que " la naturaleza de las bacteriocinas puede reducir la transmisión de resistencias ". Los antibióticos, especialmente aquellos con un amplio espectro de acción, no solo seleccionan microorganismos MDR en entornos clínicos, sino que también impactan el ecosistema cuando se excretan. Esto afecta a diversos microorganismos en el ambiente, lo que lleva a la selección de poblaciones microbianas con mecanismos de resistencia a los antimicrobianos. A través de la transferencia horizontal de genes, otras bacterias pueden adquirir estos mecanismos de resistencia, facilitando la propagación de microbios resistentes a los antimicrobianos. " Las bacteriocinas son más específicas, con un estrecho espectro de actividad, por lo que generan una menor presión selectiva en las poblaciones generales de microorganismos " explica Cerrato. " Además, estas presentan una rápida biodegradabilidad, ya que son metabolizadas rápidamente por proteasas y otros factores. Pero esto podría tomarse como una ventaja en términos de su impacto ambiental, lo que es un riesgo para el desarrollo de microorganismos resistentes a los antibióticos. Las bacteriocinas podrían utilizarse como un fármaco clínico que se metaboliza rápidamente, reduciendo la probabilidad de aumentar los patógenos MDR en el medio ambiente ".

El proyecto Bioantiresist, se encuentra, actualmente, en fase de caracterización de los compuestos que tienen sinergia y estudiando el posible mecanismo de acción. El uso clínico de postbióticos contra infecciones causadas por bacterias resistentes a los antibióticos, solos o en sinergia con antibióticos que ya existen, sería de gran utilidad para los objetivos del proyecto en la lucha contra la resistencia antimicrobiana.

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