Inhalar bacterias: la idea española para luchar contra las enfermedades incurables

Para la mayoría, hablar de bacterias casi siempre es sinónimo de enfermedades. Sin embargo, los científicos conocen cada vez mejor estos microorganismos y saben que nos resultan imprescindibles para la vida. Como mínimo, tenemos un número similar de bacterias y de células en nuestro cuerpo, nos permiten asimilar nutrientes e incluso nos defienden. La última vuelta de tuerca es que podríamos convertirlas en un nuevo tipo de medicamento para combatir enfermedades. Ese es el objetivo de un grupo de investigación español que está en la vanguardia de la biología sintética mundial y que comienza a lograr resultados.

La revista 'Molecular Systems Biology' acaba de publicar un trabajo liderado por el Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona. El artículo detalla la modificación genética de una bacteria presente de forma natural en los pulmones, 'Mycoplasma pneumoniae', para que produzca una proteína capaz de atacar a otras bacterias, en este caso, 'Staphylococcus aureus'. Tras probar que el método funcionaba tanto 'in vitro' como 'ex vivo' (en tejidos biológicos, pero fuera de organismos), los investigadores han comprobado que es eficaz para tratar una infección en ratones, logrando curar al 82% de los animales tratados.

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Después de 10 años de trabajo en el laboratorio, “hemos desarrollado una serie de herramientas que nos permiten modificar el genoma de las bacterias, así que las hemos rediseñado para que sean capaces de disolver las biopelículas que forman patógenos como 'Staphylococcus aureus”, explica a Teknautas María Lluch, investigadora del CRG. El primer objetivo que se han marcado es que esta estrategia sea útil frente a la neumonía asociada a ventilación mecánica, una enfermedad que afecta a los pacientes que están en la UCI, entubados, y que son especialmente susceptibles a ciertas infecciones.

El problema es que los microorganismos crecen formando capas resistentes a los antibióticos y la infección puede convertirse en crónica. En cambio, al modificar el ADN de 'Mycoplasma pneumoniae', los científicos logran que produzca sustancias que “agujerean esa barrera y permiten que otras moléculas, que son agentes antimicrobianos, maten a los patógenos”. Sirve para 'Staphylococcus', pero también para 'Pseudomonas', otro género de bacterias que no está recogido en este trabajo, pero en el que también trabaja este equipo de investigación.

Es la primera vez que se llega tan lejos con una bacteria del pulmón modificada genéticamente para disolver biopelículas creadas por 'Staphylococcus aureus'. Aunque los científicos han optado por llamar a esa nueva terapia “píldora viva”, porque el nombre ilustra muy bien su carácter biológico, en realidad están pensando en una vía de administración oral, por inhalación. “La terapia que estamos diseñando es para tratar enfermedades en pulmón y esto es otra ventaja”, explica la experta, porque los antibióticos que se emplean en los tratamientos de 'shock' a los pacientes en la UCI se administran por vía intravenosa, de manera que van por todo el cuerpo y acaban dañando a otras bacterias beneficiosas, como las que forman la microbiota intestinal (lo que antes se solía llamar 'flora intestinal'). “Al fin y al cabo, somos más microbios que personas, por cada gen que tenemos en nuestro genoma, hay otros 100 que vienen de microorganismos y que forman parte la microbiota, que es esencial para la salud en humanos”, reflexiona.

En cambio, la bacteria modificada va directamente al pulmón, porque es su nicho natural, y allí es capaz de replicarse y de cumplir su nueva función sin descanso. “Producirá de manera continua agentes terapéuticos locales, es decir, que actúan en el sitio de acción, lo que aumenta su eficacia”, destaca Lluch. Así, se abre una nueva perspectiva para una neumonía “no tratable” con los antibióticos convencionales y que llega a una tasa de mortalidad del 15%. Además, “los tiempos de tratamiento son muy prolongados y tienen un gran coste, de manera que hay una gran necesidad de desarrollar nuevas estrategias”, destaca.

Hacia los ensayos clínicos

Tras la experimentación animal, el objetivo que tiene Lluch y su equipo son los ensayos clínicos. Para ello, ya ha comenzado un largo camino que pasa por completar nuevos experimentos y numerosos trámites regulatorios, pero los investigadores confían en que su producto pueda estudiarse en personas en 2023. Para ello, hace apenas dos años crearon la 'startup' Pulmobiotics. De hecho, la financiación que han aportado los inversores “es lo que nos ha permitido llegar al punto en el que estamos”, asegura la investigadora.

Esa confianza indica que hay oportunidades de negocio en esta nueva rama de la ciencia que pasa por la modificación genética de los microorganismos. Otros laboratorios, principalmente en EEUU, trabajan con este concepto, pero tienen objetivos diferentes. Por ejemplo, algunos están centrados en las bacterias del intestino para tratar enfermedades del aparato digestivo, incluyendo tumores. En este caso, el CRG ha elegido un microorganismo con un genoma relativamente pequeño (por lo tanto, más fácil de modificar), pero que tiene mucho potencial para resolver una patología tan importante como las neumonías de los pacientes de la UCI.

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En cualquier caso, “es un campo emergente de la biología sintética que tiene muchas perspectivas”, asegura Lluch. La idea es que los microorganismos del cuerpo humano tienen un enorme potencial si se modifican genéticamente y se orientan al tratamiento de enfermedades que no tienen solución, como el tipo de neumonía en el que se ha centrado este grupo de investigación, o cuya solución actual se está complicando, por ejemplo, por culpa de las resistencias bacterianas. El mal uso de los antibióticos tanto en la salud humana como en la ganadería (han sido utilizados en exceso y de forma incorrecta durante décadas) hace que las bacterias se adapten a ellos y se vuelvan resistentes.

Precisamente, combatir las biopelículas (también llamadas biofilms) que forman las bacterias patógenas es uno de los retos. A veces no se trata de infecciones contraídas por vía natural, sino fruto de intervenciones médicas. Por ejemplo, la colación de implantes como prótesis y catéteres es uno de los grandes riesgos, responsable de un 80% de las infecciones hospitalarias.

Nuevos usos: el cáncer

Sin embargo, esta tecnología no solo consiste en utilizar bacterias para combatir a otras bacterias. Los científicos creen que las posibilidades son extraordinarias. “El conocimiento del microbioma unido al desarrollo de las herramientas que permiten modificar sus genomas está abriendo una ventana de oportunidades para desarrollar todo tipo de nuevas moléculas y tratamientos”, explica Lluch. Lo que hacen los expertos es trabajar con el chasis de los microorganismos: “A un coche le puedes quitar muchas piezas que no son esenciales para realizar su función principal, puedes quedarte con las ruedas, el motor y el volante. Con las bacterias también podemos hacer eso y después añadirles nuevas funciones, como si fueran piezas de Lego de acuerdo con lo que necesitamos”, explica.

La estrategia también podría ser útil contra el cáncer, como parte de la nueva inmunoterapia. “Nuestro cuerpo ya cuenta con una potente herramienta, el sistema inmunitario es la maquinaria más eficiente para poder eliminar las células tumorales”, explica Lluch. Por eso, en los últimos tiempos, a los clásicos tratamientos de quimioterapia y radioterapia se ha unido la inmunoterapia, que trata de estimular que sea nuestro propio organismo el que reaccione ante el cáncer. En ese contexto, “las bacterias cuentan con esa propiedad de activar la respuesta del sistema inmune para que elimine lo que no nos interesa”.

De hecho, hay vacunas destinadas a prevenir infecciones que están basadas en bacterias que consiguen ese efecto de activar la respuesta protectora. Del mismo modo, en este caso, “puedes hacer que pongan en alerta al sistema inmunitario y dirigir su respuesta hacia las células tumorales que te permita destruirlas de forma localizada”. También es posible, mediante ingeniería bacteriana, que el microorganismo se desplace hasta la zona del tumor y, una vez que está allí, “atraiga al sistema inmune y este ejército que tenemos en el cuerpo sea capaz de atacar las células tumorales”.

Por el momento, todo este campo es incipiente, pero “el siglo XXI tiene que ser el de la revolución en el campo de desarrollo de aplicaciones basadas en organismos modificados genéticamente”, vaticina la investigadora del CRG. Según explica, en los últimos dos o tres años está empezando a coger fuerza y su grupo de investigación ha conseguido subirse a la ola.