Un nuevo estudio ha revelado que algunos microbios asociados con insectos brindan a sus anfitriones protección contra las infecciones, lo que sugiere que los insectos y sus microorganismos asociados pueden ser una fuente rica de antibióticos para su uso en medicina humana.
La investigación, llevada a cabo por científicos de la Universidad de Wisconsin-Madison, en Estados Unidos, y dirigida por Marc Chevrette junto con el profesor de bacteriología Cameron Currie, ha probado la efectividad de un nuevo antibiótico en ratones. Se trata del cyphomycin, procedentes de la hormiga cyphomyrmex.
En los últimos años nos enfrentamos a un grave problema: los antibióticos que se descubrieron y desarrollaron en el siglo XX están dejando de ser tan efectivos. La resistencia de los patógenos a los antibióticos existentes está aumentando, poniendo en peligro millones de vidas.
La gran mayoría de los antibióticos desarrollados a lo largo del siglo pasado provenían de las bacterias del suelo. Parece que hemos explotado esa reserva, y los nuevos estudios sobre estas bacterias tienden a revelar sustancias químicas antiguas. Además, pocas compañías farmacéuticas están desarrollando nuevos antibióticos.
Pero la misma clase de bacteria que nos ha proporcionado gran parte de nuestros antibióticos, la Streptomyces, no solo reside en el suelo, sino que está por todas partes, incluidos los insectos.
Un nuevo antibiótico
En una búsqueda exhaustiva de microbios de más de 1.400 insectos recolectados en diversos entornos de América del Norte y del Sur, el equipo de Currie descubrió que los microbios transmitidos por insectos a menudo superaban a las bacterias del suelo en la detención de algunos de los patógenos resistentes a los antibióticos más comunes y peligrosos.
Los científicos descubrieron un nuevo antibiótico en una hormiga brasileña, y lo denominaron cyphomycin. Fue eficaz en pruebas de laboratorio contra hongos resistentes a la mayoría del resto de antibióticos y combatió las infecciones sin causar efectos secundarios tóxicos en un modelo de ratón.
Los investigadores han presentado una patente basada en la cyphomycin, debido a su efectividad en estas pruebas tempranas. El equipo ya está preparado para realizar el trabajo adicional requerido antes de que la cyphomycin pueda convertirse en un nuevo medicamento.
Un nuevo punto de mira
La bacteria Streptomyces evolucionó hace unos 380 millones de años. Alguno de los linajes que se desarrollaron desde entonces se encuentran más comúnmente en el suelo o se asocian con insectos. Esa distancia evolutiva significa que los microbios asociados a insectos se han adaptado a sus propios contextos ambientales únicos. "De esto se deduce que si se estudia un contexto evolutivo diferente, se puede encontrar nueva química", señala Chevrette en un comunicado.
Para estudiar una muestra representativa dentro de la gran diversidad de insectos que existe, el equipo recolectó más de 2.500 especies de los grupos principales de insectos, incluyendo moscas, hormigas y abejas, polillas y mariposas, y escarabajos entre otros. Cerca de un tercio se recolectó en hábitats tropicales y otro tercio, en climas templados. El resto se recogió en regiones árticas y otras áreas.
Más de la mitad de esos insectos albergaban los tipos de bacterias que se buscaban. En total, los insectos proporcionaron más de 10.000 microbios para investigar. El equipo aisló otras 7.000 cepas procedentes del suelo y de plantas.
El estudio en insectos más extenso y exhaustivo hasta la fecha
Cada uno de los 50.000 ensayos que se realizaron en este estudio probaron la capacidad de cada microbio para inhibir el crecimiento de 24 bacterias y hongos diferentes, muchos de ellos resistentes a la meticilina, como el Staphylococcus aureus, y que representan una grave amenaza para la salud humana.
Los investigadores probaron varias docenas de cepas de microbios prometedoras para determinar su capacidad para combatir infecciones en ratones. Los extractos de estos microbios mataron de manera efectiva los patógenos bacterianos y fúngicos, y pocos demostraron efectos secundarios tóxicos.
El equipo trabajó para purificar la cyphomycin y determinar su estructura química. El antibiótico fue capaz de tratar la infección por Candida albicans en ratones, un hongo que a menudo infecta a personas inmunocomprometidas.
Aplicación médica
Al demostrar una alta efectividad contra infecciones y una baja toxicidad en ratones, los investigadores han superado la primera barrera para desarrollar nuevos antibióticos para uso clínico en humanos. Pero muchos medicamentos prometedores fracasan en el proceso de desarrollo, por lo que es importante identificar múltiples antibióticos candidatos en las primeras etapas.
Los insectos pueden ayudar a seleccionar los antibióticos que no son tóxicos para los animales. Debido a que muchos insectos dependen de los antibióticos microbianos para combatir los patógenos en constante evolución en su propio ambiente, es probable que hayan seleccionado antibióticos que puedan superar los mecanismos de resistencia comunes. "Los insectos están haciendo la prospección por nosotros", concluye Currie.
Referencia
The antimicrobial potential of Streptomyces from insect microbiomes. M. G. Chevrette et al. Nature Communications, 31 January 2019. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-08438-0.