Los superordenadores se unen a la lucha contra la resistencia a los antibióticos
Los investigadores han desarrollado una estrategia para utilizar los superordenadores para hacer frente a la amenaza de las enfermedades causadas por bacterias resistentes a los antibióticos
El desarrollo de los antibióticos es uno de los avances más importantes de la medicina. Sin embargo, los patógenos desarrollan mecanismos de resistencia que frustran la eficacia de los antibióticos. Alrededor de 700.000 personas mueren cada año a causa de estas bacterias resistentes. Gracias a las estrategias de simulación, los superordenadores pueden ayudar a acelerar el tan necesario desarrollo de nuevas variantes de antibióticos. El flujo de trabajo computacional fue implementado por un equipo internacional encabezado por investigadores del Ruhr Explores Solvation RESOLV Cluster of Excellence (EXC 2033). Los resultados se publicarán el 16 de noviembre en la revista Proceedings of the National Academy of Science, PNAS.
Complejo ribosoma-antibiótico: Las cadenas de proteínas se muestran en cian, el ácido nucleico en púrpura, el ligando en amarillo y el agua está representada por las esferas azules.
© Elsa Sanchez-Garcia
Los investigadores participantes trabajan en la Ruhr-Universität Bochum (RUB), la Universidad de Duisburg-Essen (UDE) en Alemania, la Universidad de Portsmouth (Reino Unido), así como en la Universidad de Queensland en Australia y el Instituto Weizmann en Israel.
El desarrollo de nuevos antibióticos es difícil
El desarrollo de un nuevo antibiótico es especialmente difícil y desde la década de 1960 se han desarrollado muy pocas clases nuevas de antibióticos. En el estudio actual, los investigadores siguen otro enfoque. No desarrollan un tipo completamente nuevo, sino que parten de un antibiótico ya existente, que luego modifican. Para ello, utilizaron una estrategia en la que simularon computacionalmente varios aspectos de los candidatos. Entre otros, son importantes para su eficacia el grado de solubilidad del antibiótico, la eficacia con la que penetra en la membrana bacteriana y la eficiencia con la que bloquea la producción de proteínas de los patógenos. "La evaluación computacional de si un compuesto químico será activo antes de sintetizarlo evita el desperdicio químico", explica el profesor Frank Schulz, de RESOLV en la RUB.
Cara a cara
El pasado ha demostrado que a menudo no pasa mucho tiempo antes de que surja la resistencia a un nuevo antibiótico. Así, es de esperar que las bacterias desarrollen contraestrategias contra las contraestrategias de los investigadores y se vuelvan resistentes a la nueva variante del antibiótico. "Nuestra esperanza con este estudio es demostrar que los mecanismos de resistencia de las bacterias pueden abordarse de forma sistemática con estrategias computacionales que ayuden a que el desarrollo de nuevos derivados de antibióticos sea más rápido y asequible", explica la profesora Elsa Sánchez-García, jefa del grupo de Bioquímica Computacional de la UDE e investigadora principal de RESOLV. "De este modo, la ciencia puede luchar continuamente con el desarrollo asistido por ordenador de nuevos antibióticos".
Candidato prometedor
Los resultados de los cálculos del superordenador se probaron experimentalmente. En el estudio, el equipo de investigación no sólo aplicó el enfoque de simulación por ordenador, sino que también presentó un nuevo y prometedor candidato a fármaco. El candidato a fármaco, que aún debe ser probado clínicamente, demostró ser hasta 56 veces más activo para las cepas bacterianas probadas que dos antibióticos conocidos que figuran en la lista de medicamentos esenciales de la Organización Mundial de la Salud. La nueva variante del antibiótico no sólo es más eficaz contra los organismos objetivo probados, sino que también muestra actividad contra las tres bacterias mejor clasificadas en la lista de prioridades de la Organización Mundial de la Salud, para las que los antibióticos existentes probados no son eficaces. Además de este éxito, se creó una biblioteca de compuestos con actividad antibacteriana que permite una iteración más rápida en el desarrollo de nuevas variantes de antibióticos.
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