Descongelando el “remedio milagroso” de Fleming

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El 27 de diciembre de 1942, Cervecería Caracas y Magallanes BBC tuvieron el primer choque en un partido oficial de campeonato, ganando el Caracas a los de Catia 3 carreras a 0. ¡Nueve arepas al Magallanes! Un reportero de la época comentó: “por suerte llegó la penicilina, para atender al orgullo turco”. Por aquellos tiempos, la penicilina, por ser un elemento vital, era considerada casi como un secreto militar y su distribución estaba muy restringida, así que no se conseguía fácilmente. En nuestro país apenas algunas dosis se podían conseguir a través de la embajada de los EE. UU. El diario Últimas Noticias la calificó en enero de 1946, como “el remedio milagroso”.

Recordando, fue en 1928 cuando el científico Alexander Fleming hizo historia. Descubrió el primer antibiótico cuando un hongo del género Penicillium comenzó a crecer accidentalmente en una placa de Petri con Staphylococcus. Notó que, la bacteria Staphylococcus que había dejado cultivando durante sus vacaciones había muerto, coincidiendo la desaparición de bacterias con las zonas donde había crecido el hongo. En el caso de la penicilina, la molécula contiene una estructura de anillo de β-lactámicos que interfiere con la capacidad de las bacterias para producir nuevos segmentos de la pared celular. Sin una pared celular, la bacteria muere rápidamente en la mayoría de las circunstancias. Pero el antibiótico no se pudo purificar e industrializar para su uso terapéutico hasta los años cuarenta, en plena segunda guerra mundial.

Esa cepa original del hongo Penicillium se conservó desde hace siete décadas en el Centro de Agricultura y Biociencia Internacional, congelada viva para la posteridad, pero ahora, por primera vez, se ha secuenciado su genoma. Y al igual que el descubrimiento de la penicilina, la investigación publicada el pasado 24 de septiembre en Scientific Reports, tomó un camino diferente al planteado en sus inicios. “Originalmente nos propusimos usar el hongo de Fleming para algunos experimentos diferentes (buscando nuevos antibióticos)”, explicó el biólogo evolutivo Timothy Barraclough.

El Penicillium y otros hongos producen moléculas de antibióticos de forma natural como parte de sus propios sistemas de defensa contra los microbios. Dado que los microbios evolucionan con bastante rapidez para contrarrestar estas defensas, un rasgo que actualmente está causando un gran problema, la resistencia a los antibióticos, podría ser solucionado por los hongos que también evolucionan sus sistemas de defensa. Es algo así como una carrera armamentista, a escala microscópica, y estudiar exactamente cómo han evolucionado los hongos podría proporcionar nuevos conocimientos sobre el problema actual de la resistencia a los antibióticos. En Venezuela se comenzaron los reportes de resistencia a la penicilina desde el año 1984. Se proyecta que la resistencia a los medicamentos a nivel mundial resulte en 10 millones de muertes al año para el 2050, ya que las bacterias son más astutas que nuestros medicamentos más sofisticados.

Como se mencionó, para realizar su investigación el equipo descongeló una muestra de Penicillium rubens de Fleming y la volvió a cultivar. A continuación, se tomaron muestras y extrajeron el ADN para su secuenciación. El genoma resultante se comparó luego con dos cepas de Penicillium producidos comercialmente, lo que permitió a los investigadores ver cómo la producción a escala industrial ha cambiado la composición genética del hongo con el tiempo y el país fabricante.

Ciertamente, el Penicillium de Fleming fue el fundador de los medicamentos con penicilina, pero la producción industrial comenzó con un “melón hongoso” en los EE.UU. Esta cepa fue sometida a tratamientos mutagénicos, como irradiación con rayos X y luz ultravioleta, así como a selección artificial para producir una cepa de penicilina con alta tasa de producción. Cualquier diferencia entre el hongo de Fleming y el hongo de las farmacéuticas fue el resultado de los cambios evolutivos en la cepa del melón silvestre, los primeros pasos en la mutagénesis y la selección artificial.

Al comparar ambas cepas, los investigadores observaron dos tipos de genes: los que codifican las enzimas que ayudan en la producción de penicilina y los que regulan la producción de las mismas enzimas. Resulta que el hongo de Fleming y el hongo comercial tienen prácticamente el mismo código genético para las enzimas reguladoras, pero curiosamente, el hongo comercial tenía más copias, lo que ayudaría a esas cepas a producir más penicilina. Eso no es inesperado, ya que se cultivaron específicamente para ese propósito, pero proporciona una idea de los resultados del proceso de domesticación. Los genes codificantes, sin embargo, fueron ligeramente diferentes entre la cepa de Fleming y las cepas comerciales estadounidenses. Esto, cree el equipo, fue el resultado de la evolución natural, probablemente en respuesta a las diferencias en los microbios que amenazan a los hongos en sus entornos locales.

Es esta diferencia naturalmente evolucionada la que podría ser clave para ayudar a desarrollar soluciones al problema de la resistencia a los antibióticos. La producción industrial de penicilina se concentró en la cantidad producida y los pasos utilizados para mejorar artificialmente la producción llevaron a cambios en el número de genes. Pero es posible que los métodos industriales hayan pasado por alto algunas soluciones para optimizar el diseño de la penicilina y podamos aprender de las respuestas naturales a la evolución de la resistencia a los antibióticos, librándonos efectivamente de las infecciones.

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