Robótica y genética: unidas para explorar el Fusarium
Robótica y genética: unidas para explorar el Fusarium
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Son a la vez temidos patógenos y una prometedora fuente de nuevos fármacos hongos del género Fusarium. Se extienden por todo el mundo y pueden causar infecciones potencialmente mortales. Al mismo tiempo, producen una gran diversidad de productos naturales, lo que supone una fuente de nuevos antiinfecciosos sin explotar. El nuevo proyecto de investigación FUSION del Leibniz-HKI aborda este doble reto combinando la investigación genética de los hongos con el descubrimiento de fármacos asistido por robots. Para el proyecto, los dos grupos de investigación junior dirigidos por Slavica Janevska y Luzia Gyr aúnan sus conocimientos para desarrollar nuevas estrategias contra especies patógenas de Fusarium y liberar el potencial de estos hongos para el descubrimiento de nuevos compuestos.
Los hongos filamentosos del género Fusarium pertenecen al raro grupo de los llamados patógenos transdominiales: pueden infectar plantas, animales y seres humanos por igual. Suponen un riesgo importante sobre todo para los pacientes inmunodeprimidos, pero también pueden causar infecciones de la superficie corporal en individuos por lo demás sanos. Por ello, la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha clasificado las especies de Fusarium como patógenos especialmente problemáticos.
"Las infecciones fúngicas están aumentando en todo el mundo, pero apenas hay nuevos fármacos en fase de desarrollo", explica la Dra. Luzia Gyr, que dirige el grupo de investigación junior Robotic-assisted Discovery of Antiinfectives. "Esto hace aún más importante descubrir nuevas moléculas bioactivas y sentar las bases de futuras terapias". En el caso del Fusarium, su pronunciada resistencia natural complica aún más el tratamiento. "Son resistentes a muchos antifúngicos de uso común", añade la Dra. Slavica Janevska, jefa del grupo de investigación junior (Epi-)Genetic Regulation of Fungal Virulence. "Hay una necesidad urgente de nuevas terapias".
Ambos investigadores dirigen con éxito grupos de investigación junior independientes. A través de FUSION, reúnen ahora dos enfoques científicos complementarios para descubrir nuevos agentes antifúngicos, dirigidos a Fusarium, pero también a los derivados de Fusarium.
Rastrear juntos nuevos compuestos
El grupo de Gyr desarrolla métodos automatizados para analizar sistemáticamente la actividad de productos naturales y moléculas sintéticas contra las infecciones fúngicas, incluidos compuestos que los métodos convencionales suelen pasar por alto. El núcleo de este trabajo es la plataforma robótica JenXplor, que permite realizar experimentos de cribado de alto rendimiento. "Con nuestra plataforma podemos probar miles de compuestos en distintas condiciones. También aplicamos nuevos enfoques experimentales que no son viables en los laboratorios convencionales", explica Gyr. Y añade: "Para lograrlo, desarrollamos sistemas de ensayo y combinamos experimentos automatizados con análisis exhaustivos de datos para identificar posibles fármacos candidatos en una fase temprana".
Dentro de FUSION, su equipo ha integrado por primera vez hongos filamentosos patógenos humanos en la plataforma automatizada. Su crecimiento filamentoso y la formación de esporas plantean retos particulares para el sistema, pero podrían superarse adaptando los procedimientos. Los investigadores también utilizan la amplia biblioteca de productos naturales del Leibniz-HKI. "Nuestro objetivo es probar sistemáticamente esta colección contra Fusarium", dice Gyr. "Es posible que ya contenga compuestos eficaces contra estos hongos".
Janevska y su equipo investigan la base genética de la virulencia del Fusarium, así como la biosíntesis de sus productos naturales. Utilizando datos genómicos, identifican los llamados grupos de genes biosintéticos: los planos genéticos responsables de producir moléculas específicas. "Ahora sabemos que muchos de estos grupos de genes no están activos en absoluto en condiciones estándar de laboratorio", explica Janevska. "Mediante la modificación específica de las condiciones de crecimiento o el co-cultivo con otros microorganismos, pretendemos activar estas vías metabólicas 'silenciosas' y revelar así nuevos productos naturales."
Fusarium como tesoro escondido
A pesar de lo peligrosos que pueden ser los hongos Fusarium, también parecen muy prometedores como fuente de nuevos compuestos activos. Numerosas especies producen una amplia gama de los llamados metabolitos secundarios, compuestos químicos que, en la naturaleza, cumplen funciones como la comunicación o la defensa frente a microorganismos competidores. "Estas moléculas pueden constituir un valioso punto de partida para nuevos fármacos", afirma Janevska. "Sin embargo, este potencial dista mucho de estar plenamente explorado".
Combinando análisis genéticos, conocimientos microbiológicos y químicos y métodos de cribado automatizados, FUSION abre nuevas posibilidades en este campo. Por ejemplo, se pueden comparar sistemáticamente diferentes condiciones de cultivo o examinar nuevos aislados fúngicos, por ejemplo de la región de Turingia.
La interdisciplinariedad como clave
Ambos jefes de grupo coinciden en que los retos científicos que plantea Fusarium sólo pueden abordarse conjuntamente. "El proyecto es muy interdisciplinar", afirma Gyr. "Nuestros grupos aportan diferentes perspectivas que se complementan a la perfección". Janevska también ve un gran potencial en la colaboración: "Podemos aprender mucho unos de otros. Combinar nuestros conocimientos nos abre nuevas vías, tanto para comprender mejor la biología de las especies de Fusarium como para desarrollar nuevas estrategias para combatirlas. También es valioso tener un sparring a la altura de los ojos a la hora de desarrollar nuestras carreras académicas".
A largo plazo, los investigadores pretenden no sólo identificar nuevos compuestos activos, sino también establecer procesos que puedan aplicarse a otros microorganismos. "En el mejor de los casos, descubriremos una molécula con un modo de acción totalmente nuevo contra Fusarium", dice Gyr. "Pero incluso si un compuesto no es adecuado para la medicina humana, podría, por ejemplo, utilizarse en la protección de plantas".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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