Hace 90 años, el moho se introdujo accidentalmente en un cultivo bacteriano en el laboratorio de Alexander Fleming. El bacteriólogo escocés observó que el moho producía una sustancia que mataba a las bacterias en el plato de cultivo celular. Había descubierto la penicilina, una de las primerasantibióticos. Ahora hay varias docenas de clases de antibióticos en el mercado, y los científicos continúan buscando incansablemente nuevos agentes antimicrobianos porque se necesitan con urgencia en la medicina. Una gran proporción de estos medicamentos son productos naturales o los toman como su origen.El método de detección sigue siendo el mismo que en la época de Fleming: si una sustancia puede matar bacterias en un plato de cultivo celular, entonces es un antibiótico.
Steven Schmitt y sus colegas del grupo del Profesor ETH Sven Panke en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Biosistemas en ETH Zurich en Basilea ahora han modernizado y miniaturizado el método de Fleming, haciéndolo apto para la detección de alto rendimiento de microorganismos y las sustancias que producen ".Si bien actualmente lleva hasta un año probar a alrededor de 10,000 productores de sustancias utilizando métodos convencionales, podemos examinar millones de variantes en solo unos días ", dice Schmitt, quien desarrolló el método como parte de su tesis doctoral en ETH.
Los científicos de ETH, junto con colegas holandeses y alemanes, han identificado con éxito una serie de nuevos antibióticos candidatos con la nueva tecnología. En un próximo paso, los científicos investigarán si algunas de estas moléculas son adecuadas para la aplicación médica.
"Té de burbujas" en la búsqueda de sustancias activas
Alexander Fleming usó un plato de cultivo celular con un diámetro de diez centímetros, pero la nueva técnica, llamada nanoFleming, emplea pequeñas gotas de gel de solo medio milímetro de ancho, recordando el té de burbujas o el caviar de imitación de la gastronomía molecular.En las perlas, los científicos pueden probar nuevas sustancias para determinar la actividad antibiótica. Para ello, incorporan numerosas bacterias sensoras junto con un microorganismo que produce una sustancia con un posible efecto antibiótico.
Si la sustancia producida tiene un efecto antibiótico, las bacterias del sensor mueren. Si no tiene ningún efecto, proliferan y forman grupos de células. Después de etiquetar las bacterias del sensor con un tinte fluorescente, los científicos pueden usar un método de clasificación de alto rendimiento paraaísle las perlas de gel débilmente fluorescentes. Estas contienen un microorganismo que produce un antibiótico activo. Luego, los científicos pueden proceder a identificar esta sustancia.
antibióticos más efectivos
Para su último artículo, que los científicos publicaron recientemente en la revista Biología química de la naturaleza , probaron una colección de 6,000 péptidos proteínas cortas para el efecto antibiótico. Estas moléculas son similares a un grupo de antibióticos péptidos conocidos llamados lantibióticos. Los científicos querían investigar si era posible aumentar la eficacia de los lantibióticos o evitar el conocidomecanismos de resistencia al alterar su estructura molecular de manera inteligente.
Trabajando con otros científicos holandeses y alemanes, partieron de lantibióticos conocidos y sus subunidades estructurales y funcionales. Adoptando un enfoque biotecnológico, combinaron estas diferentes subunidades de todas las formas posibles y crearon una colección de microorganismos que producen estos péptidos recombinantes.Con el método nanoFleming, el equipo encontró 11 péptidos que son efectivos a dosis más pequeñas que los lantibióticos convencionales o que pueden eludir los mecanismos de resistencia conocidos.
Buscando sustancias en el mundo natural
"El método también es excelente para investigar si los microorganismos que se encuentran en la naturaleza producen sustancias activas aún no descubiertas", dice Schmitt. Explicó que los microbios que intentan eliminar a sus competidores con compuestos bioquímicos es un mecanismo natural y generalizado. Por lo tanto, es posible quepodrían encontrarse nuevas clases de antibióticos en hábitats como muestras de suelo o el microbioma que se encuentra en la piel humana y en la saliva, un área que aún no se ha estudiado en detalle. La nueva tecnología podrá analizar muy bien los microorganismos de estos hábitats ".Y debido a que ahora podemos probar muchos más productores de sustancias activas en un tiempo mucho más corto de lo que era posible con los métodos anteriores, las posibilidades de descubrir agentes activos a partir de microorganismos raros son mucho mayores ".
La técnica también podría adaptarse para evaluar criterios adicionales durante el primer examen, como la estabilidad de las sustancias antibióticas en el torrente sanguíneo humano o evitar mecanismos de resistencia. Además, podría ser posible equipar las perlas de gel con diferentes tiposde bacterias sensoriales: aquellas que una sustancia activa debería matar absolutamente, como los patógenos, y otras que definitivamente no debería dañar, como las bacterias beneficiosas que se encuentran en la piel sana o en la flora oral.
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Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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