Farmacia submarina: conoce a los científicos que asaltan el botiquín del océano

El barro y las esponjas probablemente no ocupan un lugar destacado en la lista de deseos de la mayoría de los buceadores. Pero científico y explorador profesor brian murphy, con sede en la Universidad de Illinois en Chicago, tiene la vista puesta en los sedimentos que acechan en el fondo de los lagos y los animales pegajosos que se aferran a los naufragios sumergidos. Y por una buena razón. Cuando trajo una gota de lodo del lago Michigan, la encontró contenía bacterias que crean dos moléculas previamente desconocidas.

Las pruebas de laboratorio mostraron que esta clase de compuestos es letal para la bacteria que causa la tuberculosis, una enfermedad contra la que luchan los medicamentos existentes. “Durante millones de años, las bacterias se han peleado entre sí”, dice Murphy. “Simplemente estamos aprovechando ese poder”.

En todo el mundo, las superbacterias están en aumento. Ha habido un número de pacientes en los últimos años que tienen cepas de E. coli que son resistentes a muchos antibióticos, incluidos los medicamentos que los médicos solo usan como último recurso. Es una tendencia alarmante en la que las bacterias están ganando terreno en su batalla contra los antibióticos que usamos para matarlas, acelerada por el uso excesivo de estos medicamentos en el mundo.

“La forma de combatir la resistencia a los medicamentos es encontrar una nueva química”, dice Murphy. Él es uno de los muchos prospectores de hoy en día que buscan esa nueva química bajo el agua.

Medicina de lo profundo

Desde los mares polares helados hasta los abrasadores respiraderos hidrotermales, y desde los arrecifes de coral hasta los lagos interiores, los vastos reinos acuáticos que cubren las siete décimas partes de nuestro planeta albergan una inmensa diversidad de vida. Incluyen muchos animales que desarrollaron defensas químicas complejas, junto con una profusión de gérmenes; se cree que alrededor del 90 por ciento de la vida oceánica es microscópica. De entre estas criaturas, los investigadores están descubriendo moléculas que podrían formar la base de nuevos medicamentos.

Brian Murphy observa cómo su estudiante graduado, Michael Mullowney, salta al agua cerca de la isla Grimsey de Islandia, hogar de una de las colonias de frailecillos más grandes del mundo. Los científicos de la Universidad de Illinois en Chicago viajaron a Islandia en mayo de 2014 para buscar nuevos antibióticos bajo el agua. © Jennifer Yang/Toronto Star a través de Getty Images

Aprovechar el mundo natural para los productos farmacéuticos no es nada nuevo: tome una aspirina y su dolor de cabeza se aliviará con una sustancia que se descubrió en corteza de sauce. Con la creciente ola de resistencia a los medicamentos, la esperanza es que la naturaleza tenga mucho más en su botiquín para que podamos sumergirnos. El truco consiste en examinar todos esos potentes productos químicos para encontrar los que podrían combatir las enfermedades.

“No es ningún secreto que existe una tasa de fracaso increíblemente alta en el desarrollo de medicamentos”, dice Murphy. “Es realmente difícil encontrar un conjunto de moléculas que puedan atacar una enfermedad específica y hacerlo dentro del entorno increíblemente complejo del cuerpo humano”.

Para ayudar con esto, Murphy está trabajando para mejorar el proceso de recolección de muestras, ya que es uno de los pocos pasos en el desarrollo de fármacos que no ha experimentado una gran revolución en las últimas décadas. Según Murphy, buscar moléculas en los lugares originales es una parte importante del desarrollo de fármacos, por lo que decidió utilizar un recurso completamente nuevo: el público en general.

Un buzo desciende durante una inmersión técnica en los Grandes Lagos. Grandes Lagos, Estados Unidos de América © Luis Lamar/National Geographic/Getty Images

Hablar con buzos recreativos le dio a Murphy la idea de buscar esponjas en los naufragios. Estos animales poco atractivos pasan la mayor parte de sus vidas atrapados en un lugar, tamizando el agua en busca de alimento y enfrentándose a hordas de bacterias. “Las bacterias pueden constituir hasta el 30 o 40 por ciento de la biomasa de las esponjas”, explica Murphy.

Las esponjas de agua dulce son comunes en los Grandes Lagos de EE. UU., pero no se sabe casi nada sobre ellas. En lugar de salir él mismo y recolectar esponjas, un negocio costoso y que consume mucho tiempo, Murphy piloteó un ciencia ciudadana proyecto que pide a los buzos que recolecten pequeñas muestras para él mientras están fuera de casa. Envió kits de recolección y obtuvo una gran respuesta, recibiendo más de 40 bolitas de esponja por correo.

En 2016, lanzó el proyecto a través de los Grandes Lagos y espera probar tantos sitios como sea posible. En última instancia, Murphy quiere mapear la distribución de esponjas y bacterias en los lagos para que los esfuerzos futuros puedan ser más efectivos y se concentren en lugares fructíferos, tanto en los Grandes Lagos como más allá.

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Estas criaturas contienen sustancias químicas que podrían vencer el cáncer, el MRSA y más

  • Cangrejos herradura: La sangre de estos artrópodos está repleta de células de amebocitos que reaccionan ante pequeños rastros de bacterias. Su sangre se ha utilizado durante los últimos 50 años para probar equipos y vacunas en busca de contaminación.
  • Caracoles cono: Las picaduras de estos moluscos contienen conotoxinas. Ya existe un analgésico a base de conotoxinas que es más potente que la morfina. También hay tratamientos para el cáncer y la diabetes en el horizonte.
  • Estrella de mar espinosa: El cuerpo de esta estrella de mar está cubierto de baba que consiste en un 14 por ciento de carbohidratos y un 86 por ciento de proteínas. La sustancia se está investigando como tratamiento para la artritis y el asma.
  • Pez globo: Estos pescados contienen tetrodotoxina (o TTX). Esto es lo que hace que el fugu (un manjar hecho de pez globo) sea una cena arriesgada. TTX se está desarrollando como tratamiento para el dolor sufrido durante la quimioterapia.
  • Micrococcus luteus: Esta bacteria produce un pigmento llamado sarcinaxantina que puede bloquear la radiación ultravioleta de onda larga. Esto podría usarse en el desarrollo de protectores solares más efectivos.
  • Dendrilla membranosa: Esta esponja de mar contiene una molécula llamada darwinolide. Se ha descubierto que esta sustancia es eficaz contra la superbacteria MRSA resistente a los medicamentos, que a menudo puede causar problemas en los hospitales.
  • Elysia rufescens: esta especie de babosa de mar Tiene una amplia distribución. Contiene una sustancia llamada kahalalide F, que actualmente se está investigando como un agente potencial para combatir tumores.

Los científicos están buscando en las partes más profundas del océano

Cuando los bioprospectores se dirigieron por primera vez a los océanos en la década de 1950, sus objetivos iniciales fueron los arrecifes de coral. Estos ecosistemas bulliciosos, repletos de especies, son un lugar lógico para buscar y han producido muchos productos naturales, incluidos algunos que llegaron al final de la tubería de desarrollo de fármacos.

Al principio fue el agente de quimioterapia citarabina, aprobado en los EE. UU. en 1969 y encontrado originalmente en una esponja en un arrecife de los Cayos de Florida. Otro agente anticancerígeno llamado trabectedina, de un ascidio del Caribe, se ha utilizado en Europa desde 2007 y en EE. UU. desde 2015.

Algunas ascidias contienen agentes que combaten el cáncer © FLPA

En otros lugares, otros investigadores están buscando química novedosa aún más bajo las olas. Un equipo internacional llamado PharmaSea, dirigido por Profesor Marcel Jaspars, está buscando nuevos antibióticos en las profundidades del mar, incluso en el fondo de las trincheras, las partes más profundas de los océanos. Jaspars las describe como “islas negativas” que se adentran en el lecho marino, en lugar de apuntar hacia arriba. “Es posible que haya habido millones de años de evolución separada en cada trinchera”, dice.

Jaspars y sus colaboradores envían sondas no tripuladas millas hacia las profundidades para traer lodo cargado de bacterias únicas. Las técnicas para mantener vivas a estas criaturas extremas en el laboratorio han avanzado en los últimos años, por lo que se pueden llevar a cabo experimentos. Según Jaspars, han realizado alrededor de 100.000 pruebas, con objetivos que incluyen los llamados Patógenos ESKAPE. Este grupo de seis cepas bacterianas está mostrando una creciente resistencia a múltiples antibióticos existentes.

Investigadores de PharmaSea explorando el lodo oceánico © MJ Press

En última instancia, el equipo de PharmaSea tiene como objetivo reducir dos compuestos que se pueden producir a mayor escala y presentar para ensayos preclínicos. Hasta el momento, sus hallazgos más prometedores son compuestos que podrían ser efectivos contra enfermedades del sistema nervioso, en particular la epilepsia y enfermedad de alzheimer.

¿Quién se beneficiará?

Pero, ¿quién es el dueño de estos descubrimientos de las profundidades? La palabra ‘bioprospección’ suele tener una connotación negativa. En el peor de los casos, recuerda a los pueblos indígenas regalando sus conocimientos sobre medicinas tradicionales y recibiendo poco reembolso.

Afortunadamente, las cosas han avanzado en los últimos años y los protocolos para compartir beneficios ahora son comunes. Antes de recolectar algo, los investigadores generalmente firman acuerdos por escrito con el país de origen. En 2010, la internacional Protocolo de Nagoya entraron en vigor, haciendo de tales acuerdos un requisito legal. Pero no todos están inscritos en Nagoya: Estados Unidos está notablemente ausente.

La ‘alta mar’ comienza a 200 millas náuticas de la costa y técnicamente no pertenece a nadie, lo que dificulta su vigilancia. Actualmente, el Convención de la ONU sobre el Derecho del Mar (UNCLOS) cubre ciertas actividades, incluida la minería en aguas profundas y el tendido de cables, pero no dice nada sobre la biodiversidad. Las discusiones formales comenzaron en 2020 para enmendar UNCLOS para abarcar la bioprospección. Varias opiniones están sobre la mesa de negociación. “El G77 y China creen que debería ser el Patrimonio Común de la Humanidad, lo que significaría que todos podrían beneficiarse”, explica Jaspars. La idea es que no se debe permitir que una sola nación o empresa se beneficie únicamente.

Por otro lado, está el concepto de ‘Libertad de alta mar’, respaldado por EE. UU. y Noruega, que daría a cualquier nación la libertad de bioprospección en alta mar, tal como cualquiera puede pescar allí. Podrían investigar en cualquier lugar y quedarse con las ganancias. Otros grupos, incluida la UE, están ansiosos por encontrar una solución. Es probable que pasen varios años hasta que se regule la bioprospección en alta mar.

Los siguientes pasos

De vuelta en el laboratorio, las moléculas antituberculosas de Murphy están entrando en la siguiente ronda de pruebas para ver si pueden conducir a nuevos medicamentos. Incluso si no lo hacen, Murphy confía en que seguirán siendo útiles. “Mostraron una actividad antibacteriana muy selectiva hacia la tuberculosis”, dice. Otras bacterias quedaron intactas. Descubrir exactamente cómo estas moléculas matan selectivamente a la bacteria de la tuberculosis podría revelar información vital sobre la enfermedad en sí y tal vez señalar el camino hacia medicamentos efectivos.

Toma aérea de la Gran Barrera de Coral en Whitsundays Australia © Getty Images

Pero los bioprospectores tendrán que darse prisa. En los últimos años, la deteriorada Gran Barrera de Coral ha sido noticia de primera plana en todo el mundo, y las actividades humanas continúan amenazando la salud y la biodiversidad de los océanos, ríos y lagos de la Tierra. Esperemos que podamos encontrar los medicamentos y las curas que necesitamos antes de que las aguas de nuestro planeta se enfermen irrevocablemente.

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