Una farmacia submarina: en busca de microbios marinos beneficiosos
Nuestra relación con los microorganismos beneficiosos que nos rodean ha formado parte de nuestra evolución: la primera fermentación, alrededor del 7000 a. C.; las bacterias fijadoras de nitrógeno, descubiertas a finales del siglo XIX; y el descubrimiento de la penicilina a principios del siglo XX son algunos ejemplos de ello. Las enfermedades infecciosas siguen amenazando la salud humana, la acuicultura y la agricultura, mientras que la resistencia a los antimicrobianos (RAM) reduce la eficacia de muchos tratamientos antibióticos existentes. Al mismo tiempo, los agricultores y los productores acuícolas se ven presionados para reducir su dependencia de los antibióticos convencionales y los plaguicidas químicos. El proyecto MARBLES(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, se diseñó para abordar estos retos mundiales mediante la identificación de soluciones microbianas naturales procedentes del medio marino que puedan ayudar a prevenir enfermedades, mejorar la salud de los cultivos y los peces, y contribuir potencialmente a futuras aplicaciones sanitarias. Mariana Avalos Garcia(se abrirá en una nueva ventana), directora del proyecto MARBLES con sede en la Universidad de Leiden(se abrirá en una nueva ventana) de los Países Bajos, explica que los científicos solo han explorado una ínfima parte de la diversidad microbiana mundial. «Los entornos marinos son especialmente prometedores porque los organismos han desarrollado formas únicas de sobrevivir a la competencia intensa, las enfermedades y el estrés ambiental. Al hacerlo, a menudo producen compuestos novedosos para protegerse que no se parecen a nada de lo que se pueda encontrar en tierra», señala García. Por ello, el equipo de MARBLES se propuso aprovechar esta biodiversidad marina, en gran parte sin explotar, como fuente de nuevos compuestos para combatir enfermedades y de microbios beneficiosos. Se centró en las esponjas marinas, que resultan especialmente interesantes porque albergan comunidades microbianas extremadamente diversas, conocidas por producir numerosos productos naturales. Se eligieron las microalgas y los peces por su relevancia directa para la acuicultura y la producción sostenible de cultivos alimentarios. Gilles van Wezel(se abrirá en una nueva ventana), coordinador de MARBLES y catedrático de Biotecnología Molecular(se abrirá en una nueva ventana) en la Universidad de Leiden, y su equipo también querían encontrar soluciones para el control de enfermedades en la acuicultura y la agricultura. «Tradicionalmente, el control ha dependido en gran medida de los antibióticos, los plaguicidas químicos y otros tratamientos sintéticos. Aunque a menudo son eficaces, estos métodos pueden contribuir a la resistencia a los antimicrobianos, a la contaminación medioambiental y a los impactos en organismos no objetivo», explica.
Conseguir que los microbios respondan a las pruebas en tierra igual que lo harían bajo el agua
Es una tarea exigente. Muchos microbios poseen las instrucciones genéticas necesarias para producir compuestos potencialmente útiles, pero en condiciones normales de laboratorio esas instrucciones permanecen «desactivadas». En MARBLES se buscaron las señales químicas naturales producidas por los organismos marinos y sus socios microbianos que indiquen a estos microbios que vuelvan a activar esas vías ocultas. Estas señales químicas se denominan «elicitores». «Una analogía sencilla es que los microbios ya tienen una biblioteca llena de libros, pero la mayoría de ellos están bajo llave. Encontrar un elicitor es como encontrar la llave que abre libros que antes no se habían leído, lo que permite a los científicos descubrir moléculas útiles que, de otro modo, permanecerían ocultas», afirma Garcia. En el proyecto se combinaron la ecología, genómica, microbiología, bioinformática y química de productos naturales para comprender no solo qué microbios estaban presentes, sino también cómo interactúan y qué moléculas producen. Este método a escala de sistemas ayudó a los investigadores a identificar compuestos prometedores y comunidades microbianas beneficiosas de forma más eficiente que los métodos de cribado tradicionales. Mediante el cultivo de microbios y la producción de compuestos a través de la fermentación, en lugar de recolectar grandes cantidades de organismos marinos silvestres como esponjas y peces, en MARBLES se trató de minimizar la presión sobre los ecosistemas naturales. Como afirma van Wezel: «La biodiversidad tiene un enorme potencial para el desarrollo de nuevos medicamentos. La idea detrás de MARBLES era buscar compuestos con potencial, de una forma que preservara precisamente la biodiversidad de la que se extraen. Así, no se extraen esponjas del océano, sino que se localizan los microbios y las bacterias que contienen, se extraen y se dejan las esponjas para que sigan creciendo». El proyecto también cumplió con los marcos internacionales que regulan el acceso a los recursos genéticos marinos y la distribución de beneficios, y promovió el uso sostenible de la biodiversidad marina.
Identificar compuestos microbianos marinos con potencial medicinal
Al finalizar el proyecto, el equipo había analizado más de mil doscientas cepas microbianas, preparado más de ocho mil extractos y estudiado estos en más de ciento sesenta mil ensayos biológicos, frente a diversos patógenos presentes en la acuicultura y la salud humana. En MARBLES se utilizaron herramientas de «software» de reciente creación para identificar los extractos más prometedores y nuevos compuestos con una actividad potente y selectiva frente a determinadas cepas de patógenos. «Para varios de ellos, hemos iniciado el proceso de ampliación de la escala de producción con el fin de determinar si pueden producirse de forma sostenible para realizar más ensayos biológicos», señala Garcia, quien añade que tanto la subvención de la Unión Europea (UE) como el liderazgo de van Wezel hicieron posible no solo que se cumplieran los objetivos del proyecto, sino que el camino recorrido hasta alcanzar ese fin haya proporcionado a los investigadores una valiosa experiencia. «No podríamos haber recibido una orientación y supervisión mejores», destaca Garcia.
