Proyecto I+D+i 2020 «Generación de Conocimiento»: Aproximaciones basadas en la fisiología y la evolución para contrarrestar la resistencia a los antibióticos

12 juny 2023

La resistencia a los antibióticos estaba considerada, hasta la pandemia COVID, como el mayor problema de salud pública global al que se enfrenta la humanidad. Este problema afecta, no solo el tratamiento de infecciones clásicas como la tuberculosis, el cólera o las fiebres tifoideas, entre muchas otras, sino que compromete el desarrollo de prácticas médicas, que consideramos garantizadas, pero que requieren una adecuada prevención y tratamiento de la infección para que sean efectivas. No hay que olvidar que los individuos que reciben un trasplante o están bajo tratamiento anticancerígeno son más propensos a sufrir una infección por estar inmunodeprimidos y lo mismo ocurre en general con pacientes hospitalizados que han sufrido cirugía, o que están intubados o cateterizados. Si los patógenos se hacen resistentes a los antibióticos, el riesgo de infección de todos estos pacientes puede comprometer la eficacia de los procedimientos médicos a que están sujetos.

Tradicionalmente, la resistencia a un antibiótico se ha soslayado introduciendo uno nuevo en el mercado. Sin embargo, en las últimas décadas, el número de nuevos antibióticos ha disminuido, no solo por motivos científicos, sino también por razones económicas que han hecho que, para distintas compañías farmacéuticas, el desarrollo de antibacterianos no sea una prioridad. Una alternativa distinta sería diseñar estrategias para usar de modo más eficaz los antibióticos de los que disponemos, así como identificar compuestos que puedan usarse como adjuvantes para mejorar la actividad de los antimicrobianos.

Resistencia a los antibióticos. Un problema de salud pública global al que se enfrenta la humanidad

La adquisición de la resistencia a los antibióticos es un proceso evolutivo y, a diferencia de otros procesos de la evolución que requieren tiempos muy largos, dicha evolución suficientemente rápida como para que pueda estudiarse experimentalmente y en tiempo real. Una de las consecuencias de adquirir resistencia a los antibióticos es que las bacterias cambian su fisiología, en muchos casos haciendo que crezcan peor que las bacterias sensibles. Otro cambio importante para el tema que nos ocupa es que la adquisición de resistencia a un antibiótico, en ocasiones, produce un aumento en la sensibilidad a un antibacteriano distinto, lo que se conoce como sensibilidad colateral. La identificación de estas debilidades, que constituyen el talón de Aquiles de las bacterias resistentes a los antibióticos, puede permitir diseñar estrategias racionales diseñadas en la propia evolución de la resistencia, dirigidas a atajar dicha evolución y basadas en el uso alternado o combinado de antibióticos pre-existentes. Para ello es necesario encontrar patrones robustos de sensibilidad colateral, presentes en distintos aislados, incluyendo bacterias que tengan ya de base un fenotipo de resistencia a los antibióticos, como ocurre con frecuencia en aislados clínicos.

Por otra parte, estudios más detallados de la fisiología de las bacterias resistentes en comparación con las sensibles, puede permitir encontrar compuestos capaces de inhibir la resistencia a los antibióticos y que por tanto se pudiesen usar como adjuvantes, que mejoren la actividad de los antibióticos y que disminuyan la resistencia a los mismos. Existen en el mercado combinaciones de antibióticos con inhibidores de resistencia que han demostrado durante varias décadas ser extraordinariamente eficaces, lo que garantiza la aplicabilidad de esta aproximación para mejorar la eficacia de los antibióticos presentes.

Como se ha indicado con anterioridad, la mayor parte de esta investigación en antimicrobianos, financiada por la Agencia Estatal de Investigación, se ha enfocado al desarrollo de nuevos fármacos. El estudio detallado de los mecanismos de adquisición de resistencia a los antibióticos y las consecuencias de dicha resistencia para la fisiología bacteriana dan la información necesaria para hacer un uso más eficaz de los antibióticos de los que ya disponemos, con el fin de mejorar el tratamiento de la infección y disminuir la emergencia de resistencia a antibacterianos.

Figura 1
Figura 1: Flor de Pseudomonas (E-Tests). Sensibilidad a antibióticos en mutantes variados de Pseudomonas aeruginosa que han evolucionado en presencia de distintos antibacterianos.

En cada placa de cultivo puede observarse el crecimiento de cada mutante y un halo de inhibición del crecimiento bacteriano debido al antibiótico presente en cada tira. Como puede verse, el fenotipo de cada mutante, respecto a la producción de pigmentos varía, indicando que la adquisición de resistencia a antimicrobianos puede producir cambios diferentes en la fisiología bacteriana, en función del mecanismo de resistencia implicado.

Investigadores/as Principales del proyecto
José Luis Martínez

José Luis Martínez es profesor de Investigación en el Centro Nacional de Biotecnología del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, donde dirige el Laboratorio de Ecología y Evolución de la Resistencia a los Antibióticos. Químico de formación, la mayor parte de su carrera científica se ha enfocado el estudio de los mecanismos y las bases evolutivas de la resistencia a los antibióticos, sobre todo en patógenos oportunistas de origen medioambiental. Asimismo, está interesado en comprender la función de los genes de resistencia, más allá de la resistencia en sí, en la fisiología bacteriana y como la adquisición de resistencia afecta dicha fisiología.