La medicina se transformó en el siglo XX por el descubrimiento y el desarrollo de antibióticos, la gran mayoría de los cuales provienen de una fuente: las bacterias del suelo.
Pero parece que hemos aprovechado ese suministro. La resistencia de los patógenos causantes de enfermedades a los antibióticos existentes está aumentando, poniendo en peligro millones de vidas y costando miles de millones de dólares. Las nuevas encuestas de bacterias del suelo tienden a producir productos químicos viejos. Y pocas compañías farmacéuticasestán desarrollando nuevos antibióticos.
Pero la misma clase de bacteria que nos dio muchos de nuestros antibióticos, conocida como Streptomyces , hace un hogar no solo en el suelo sino en todo el lugar, incluso en los insectos. Cameron Currie, profesor de bacteriología de la Universidad de Wisconsin-Madison, ha demostrado que algunos de estos microbios asociados a los insectos brindan protección a sus anfitriones contra las infecciones,lo que sugiere que los insectos y sus microbiomas pueden ser una fuente nueva y rica de antibióticos para su uso en medicina humana.
Entonces, con un equipo de colaboradores, Currie se propuso probar esa idea, miles de veces. En una búsqueda exhaustiva de microbios de más de 1,400 insectos recolectados de diversos entornos en América del Norte y del Sur, el equipo de Currie descubrió que los insectoslos microbios a menudo superaron a las bacterias del suelo al detener algunos de los patógenos resistentes a los antibióticos más comunes y peligrosos.
En su trabajo, los científicos descubrieron un nuevo antibiótico de una hormiga productora de hongos brasileña, nombrándolo cyphomycin. Cyphomycin fue eficaz en pruebas de laboratorio contra hongos resistentes a la mayoría de los otros antibióticos y las infecciones fúngicas combatidas sin causar efectos secundarios tóxicos en un modelo de ratónLos investigadores han presentado una patente basada en cifomicina debido a su efectividad en estas pruebas iniciales, estableciendo el equipo para comenzar a hacer el trabajo adicional significativo requerido antes de que la cifomicina pueda convertirse en un nuevo medicamento utilizado en la clínica.
El estudio es el más grande y completo para evaluar los microbios asociados a insectos para la actividad antibiótica hasta la fecha.
El trabajo fue publicado el 31 de enero en la revista Comunicaciones de la naturaleza . El estudio fue dirigido por el estudiante graduado del laboratorio Currie Marc Chevrette con colaboradores en la Facultad de Farmacia UW-Madison, la Facultad de Medicina y Salud Pública de la UW y varias otras instituciones en América del Norte y del Sur.
Streptomyces evolucionó hace unos 380 millones de años y desde entonces se ha separado de muchos linajes, algunos de los cuales se encuentran más comúnmente en el suelo o asociados con insectos. Esa distancia evolutiva significa que los microbios asociados a insectos se han adaptado a sus propios contextos ambientales únicos.
"Se deduce que si miras en un contexto evolutivo diferente, encuentras nueva química", dice Chevrette.
Para examinar una gran parte de la diversidad de insectos, el equipo de Currie recolectó más de 2,500 especies en todos los grupos principales de insectos, incluidas moscas, hormigas y abejas, polillas y mariposas, escarabajos y más. Alrededor de un tercio se recolectó en paisajes tropicales,y otro tercio de climas templados, con el resto de regiones árticas u otras.
"Podríamos recolectar 400 insectos en unos días", dice Currie, cuya propia tarea de recolección lo llevó a Hawai en invierno.
Más de la mitad de esos insectos albergaban el tipo correcto de bacterias. En total, los insectos proporcionaron más de 10,000 microbios para la prueba. El equipo aisló otras 7,000 cepas de fuentes de suelo o plantas.
Luego vinieron los experimentos, muchos de ellos.
"El poder real en nuestro estudio es que lo hicimos 50,000 veces", dice Chevrette.
Esos 50,000 ensayos probaron la capacidad de cada microbio para inhibir el crecimiento de 24 bacterias y hongos diferentes, muchos de los cuales, como resistentes a la meticilina Staphylococcus aureus , mejor conocido como MRSA, plantea serias amenazas para la salud humana.
Una mayor proporción de microbios asociados a insectos pudo inhibir el crecimiento de estos objetivos bacterianos o fúngicos que los microbios aislados del suelo o las plantas.
Con el profesor de Microbiología Médica, David Andes, de la Facultad de Medicina y Salud Pública de la Universidad de Washington, los investigadores probaron varias docenas de cepas de microbios prometedoras por su capacidad para combatir infecciones en ratones. Los extractos de estos microbios mataron efectivamente a los patógenos bacterianos y fúngicos, y pocosefectos secundarios tóxicos demostrados
Como prueba adicional de concepto, el equipo trabajó con el profesor de la Facultad de Farmacia Tim Bugni para purificar la cifomicina y determinar su estructura química. La citomicina pudo tratar la infección en ratones mediante Candida albicans , un patógeno fúngico oportunista que a menudo infecta a personas inmunocomprometidas. La citomicina también mostró baja toxicidad en ratones.
Al demostrar una acción antimicrobiana efectiva y una baja toxicidad en ratones, los investigadores han superado la primera barrera para desarrollar nuevos antibióticos para uso clínico en humanos. Pero muchos fármacos prometedores fallan aún más en el desarrollo, por lo que es importante identificar múltiples candidatosantibióticos en las primeras etapas.
El equipo de Currie no está sorprendido de que los microbios asociados a insectos sean una fuente prometedora de nuevos antibióticos. Por ejemplo, dicen que los insectos pueden ayudar a seleccionar antibióticos que no sean tóxicos para los animales. Y debido a que muchos insectos dependen de antibióticos microbianos para combatirpatógenos en constante evolución en su propio entorno, es probable que hayan elegido antibióticos que puedan superar los mecanismos de resistencia comunes.
"Los insectos están haciendo la prospección por nosotros", dice Currie.
Este trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud subvenciones U19 Al109673, U19 TW009872 y el Premio del Servicio Nacional de Investigación T32 GM008505 y la National Science Foundation subvención MCB-0702025.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Eric Hamilton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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