No matarás (ni a las bacterias)

Primer Fondecyt Regular del doctor Assaf Katz, académico del Programa de Biología Celular y Molecular del Instituto de Ciencias Biomédicas, estudia un posible nuevo blanco terapéutico basado en la posibilidad de enlentecer el proceso de adaptación de estos microorganismos patógenos al estrés provocado por el ataque del sistema inmune o las drogas que quieren eliminarlos.

En todas las guerras, cuando un arma nueva acelera las bajas del bando enemigo, estos se ven obligados a mejorar sus estrategias para adaptarse y esquivar su potencia letal. Si tienen éxito, su supervivencia y contraataque serán indicadores de que ya “no les entran balas”, lo que obligará a sus contrincantes a buscar nuevos instrumentos de defensa.

Frente al ataque de las bacterias patógenas, expone el doctor Katz, “cuando se estudia cómo se adaptan al medio –por ejemplo, frente a las defensas desplegadas por el sistema inmune, o a los cambios producidos por los antibióticos- lo que se hace es analizar cómo cambia en ellas la producción de ARN. Porque si hay modificaciones en ese proceso, eso inmediatamente implica que habrá un cambio en su producción de proteínas, que les permite adaptarse a las nuevas condiciones que le son hostiles”.

“Pero la verdad es que respecto de ese proceso hay pocos estudios que comparen cuánto cambia la concentración de proteínas porque hubo modificaciones en la etapa de la velocidad de producción del ARN, o en la segunda etapa, que es la rapidez de elaboración de la proteína desde el ARN, lo que se llama traducción. Las dos son importantes, pero hay pocas investigaciones que vean de forma global qué pasa en la segunda fase. Y esa es en la que está centrada nuestro proyecto: ver cómo las bacterias logran modular la cantidad de proteínas para adaptarse al medio a través de la traducción, que es cuando se decodifica el mensaje desde el ARN a proteína”.

Y es que, acota, esta segunda etapa podría ser un blanco interesante para la investigación de antibióticos. “Las bacterias, en el caso de las patogénicas, para adaptarse a la agresión de nuestro sistema inmune tienen que cambiar su comportamiento. Si nosotros evitamos que se adapten al medio no las vamos a matar, pero evitamos que se defiendan; esa es nuestra idea en el largo plazo. Queremos ver qué pasa con esta segunda etapa, en la cual la mayoría de los antibióticos conocidos actúa, evitando la traducción; o sea, con medicamentos que evitan completamente que crezcan, lo que las presiona a adquirir resistencia frente a esta agresión. En cambio, si en base a lo que podamos establecer en esta investigación, a futuro se genera un fármaco que sólo evite que la bacteria se adapte a condiciones de estrés, habría menos presión para que desarrollen esta resistencia”, explica el doctor Katz.

Dos aproximaciones con un mismo fin

La investigación liderada por el doctor Katz se basa en modelos que utilizan las bacterias Escherichia Colli y Salmonella, mediante dos aproximaciones de búsqueda. “En la primera, usamos dos reporteros fluorescentes –genes que codifican para una proteína luminiscente-, para que nos indiquen cambios en el proceso que queremos estudiar. Así, ponemos dos reporteros fluorescentes en un solo ARN; entonces, hacemos cambios en la secuencia que codifica a uno de ellos, y lo que pase en ese nos indicará cambios en la velocidad de traducción, mientras que el cambio en el otro nos indica modificaciones en la cantidad de ARN. Usando este sistema, podemos poner cualquier secuencia a este gen y ver cómo afecta a la cantidad de proteínas, a la velocidad en la que se producen”.

La segunda aproximación “se basa en secuenciación masiva, que nos permite ver dónde están ubicados los ribosomas – los encargados de generar las proteínas- sobre el ARN, luego de purificarlo y romperlo. Eso nos permitirá, según la cantidad de ribosomas que hay en cada sitio, saber la velocidad en que traducen. A menos ribosomas, más velocidad en la traducción de proteínas, pues hay que imaginárselo como un taco en el tránsito: donde avanzan más lento es donde encontramos más autos. Del mismo modo, donde observamos más ribosomas sabemos que la traducción avanza más lento. Diferenciando zonas rápidas y lentas, entenderemos los patrones en la producción de proteínas”.

¿Cómo se vincula la velocidad de esta traducción con la mirada más a largo plazo en cuanto a resistencia de los antibióticos?

Como tenemos reporteros que nos indican el estado de la traducción, podemos usar esos para probar librerías de fármacos. En una placa de cientos de pocillos se ponen las bacterias y luego el fármaco para ver en cuál de estos pocillos cambió la fluorescencia. Así se pueden probar miles de medicamentos relativamente rápido.

“Esperamos que un blanco terapéutico menos esencial en la sobrevivencia de la bacteria permita que su proceso de desarrollo de resistencia sea más lento. Pero la bacteria patógena siempre va a estar frente una presión selectiva para generar resistencia, y lo que hay que hacer es seguir inventando nuevos fármacos todo el tiempo”, finaliza el investigador.