Organismos mutantes del espacio pueden resolver la crisis mundial de los antibióticos

Si los humanos van a expandirse alguna vez por el propio espacio, tendrá que ser por una razón. Los optimistas creen que esa razón es simplemente nuestro amor por la propia exploración. Pero en la historia, es más a menudo el afán de lucro lo que ha llevado a los humanos a buscar nuevas tierras. Por tanto, es lógico que, para que empecemos verdaderamente la colonización espacial, tengamos que tener una razón comercial para hacerlo. Un nuevo artículo del laboratorio de Srivatsan Raman en la Universidad de Wisconsin-Madison, publicado recientemente en PLOS Biology, describe uno de esos posibles casos de negocio: la modificación genética de bacteriófagos para atacar bacterias resistentes a los antibióticos.

Usar el entorno hostil del espacio como banco de pruebas para modificaciones genéticas no es una idea nueva. Sin embargo, este artículo representa una de las primeras veces que se demuestra en la práctica. El experimento original se lanzó en septiembre de 2020, con la ayuda de Rhodium Scientific, una empresa de biotecnología que ayuda a facilitar la investigación en la Estación Espacial Internacional. Sus crioviales especializados fueron diseñados para evitar fugas y mantener una temperatura de almacenamiento de -80 °C durante el lanzamiento.

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Incluso antes de que el experimento fuera enviado a órbita, el laboratorio tenía mucho trabajo por hacer. Seleccionaron una "biblioteca" de 1.660 variantes de fagos premodificadas diferentes, con la intención de observar cuál ganaba el concurso de la "supervivencia del más apto" en el espacio. Esto era mucho más sencillo que esperar simplemente a que ocurrieran mutaciones aleatorias por el propio entorno espacial, incluso con su mayor nivel de radiación.

Como control, también mantuvieron la misma combinación de fagos y bacterias en la Tierra, para comparar los resultados de su baile evolutivo entre el entorno terrestre más normal y el de la microgravedad. Al principio, hubo una diferencia notable: los bacteriófagos espaciales tardaron mucho más en eliminar a sus contrapartes bacterianas. Los bacteriófagos terrestres dieron buena cuenta de ellas, tardando entre 2 y 4 horas en matar las bacterias, mientras que los fagos en el espacio no mostraron signos de mayor actividad.

Esto se debió probablemente a la propia microgravedad: en este entorno no había convección ni movimiento de la solución bajo ninguna fuerza externa como diferencias de temperatura o presión. Los fagos tuvieron que depender de la difusión, que es un proceso mucho más lento, para llegar a sus objetivos. Pero esos objetivos tampoco se estaban exactamente "quedando quietos".

En el espacio, la bacteria E. coli utilizada en este experimento está sometida a un estrés inmenso. Esa misma falta de convección que causó el movimiento lento de los fagos provocó que los desechos se acumularan directamente alrededor de las células bacterianas. Además, los nutrientes, que normalmente serían arrastrados hacia ellas por la convección, no eran tan fáciles de conseguir. Para adaptarse a esto, las bacterias realizaron sus propias mutaciones.

Específicamente, modificaron un gen llamado mlaA, que es el responsable de transportar fosfolípidos a la parte interna de la membrana. En el espacio, este gen mutó para provocar que los fosfolípidos pasaran a la superficie. Dado que la superficie es donde los bacteriófagos interactúan con las bacterias, esto requirió también un cambio en su plan de ataque.

En la Tierra, los fagos que "ganaron" la competición exhibieron cambios evolutivos estándar, como desarrollar puntas con carga positiva para agarrarse a las bacterias con carga negativa. Pero en el espacio, los fagos que ganaron desarrollaron sustituciones hidrofóbicas dentro de la Proteína de Unión al Receptor que utilizan para adherirse a las bacterias. Según el artículo, esto probablemente hizo que la fibra de la cola fuera más flexible o más estable, y permitió a los fagos adherirse a las membranas "extrañas" de las bacterias que voltearon sus fosfolípidos hacia el exterior.

Quizás más curiosamente, cuando los fagos recién mutados fueron traídos de vuelta a la Tierra, se descubrió que eran particularmente buenos matando bacterias responsables de infecciones del tracto urinario, uno de los tipos de infecciones más comunes en el mundo y uno que tiene un nivel muy alto de resistencia a los antibióticos. Cabe destacar que las variantes que permanecieron en la Tierra no fueron capaces de derrotar a las "superbacterias" de las bacterias de infección urinaria resistentes a los antibióticos.

Aunque esto pueda parecer contraintuitivo, los investigadores creen que el estrés que experimentan las bacterias en el tracto urinario humano, como el estrés químico y la limitación de nutrientes, imita de alguna manera el entorno al que estaban sometidas sus contrapartes nacidas en el espacio. Por lo tanto, desarrollaron las mismas ventajas evolutivas y fueron débiles ante el mismo plan de ataque que idearon los fagos en el espacio.

Eso es muy prometedor desde un punto de vista comercial: si de alguna manera podemos desarrollar una forma de usar un biorreactor en el espacio para crear superfagos que puedan matar bacterias resistentes a los antibióticos de vuelta en la Tierra, esa sería una industria de miles de millones de dólares. Pero todavía estamos en los primeros días, y habría que hacer mucho trabajo antes de que cualquier sistema de este tipo despegara realmente. Y hacerlo a escala requeriría una instalación mucho más grande que la EEI.

Queda por ver si esta será una de las "aplicaciones decisivas" que realmente permita despegar a los vuelos espaciales comerciales. Pero, al menos, es un matiz interesante de cómo el baile evolutivo de dos viejos enemigos cambia en entornos diferentes. Con suerte, algún día podremos usar esos cambios para beneficiar a grandes partes de la humanidad.