Los aliados ocultos de nuestras defensas

Nuestras defensas naturales contra las bacterias son aún más versátiles y complejas de lo que se creía hasta ahora, según el equipo que lidera en la Universidad de Pensilvania (EEUU) el científico gallego César de la Fuente. Según el estudio que acaba de publicar este lunes en la revista científica «Trends in Biotechnology» de Cell Press, existen una clase de agentes antimicrobianos que no se había reconocido con anterioridad y que se encuentra en proteínas no asociadas con respuestas inmunitarias. Estos llamados péptidos encriptados, presentes en las proteínas del sistema nervioso y visual, junto con otras proteínas estructurales, pueden funcionar como defensores antimicrobianos. Logran destruir las membranas bacterianas, lo que mata las bacterias y reduce la posibilidad de que desarrollen resistencia a los antibióticos, ya que la membrana celular es un objetivo menos susceptible a mutaciones que otros mecanismos internos.

El hallazgo podría tener un impacto significativo en la lucha global contra la resistencia a los antibióticos, un problema que, si no se remedia, podría convertirse en la primera causa de muerte en 2050, superando al cáncer.

Hasta ahora no se ha sabido, pero las proteínas del sistema nervioso y visual, junto con otras proteínas estructurales, pueden funcionar como defensores antimicrobianos. A partir de este hallazgo, el equipo científico de César de la Fuente Núñez (A Coruña, 1986), premio Princesa de Girona de Investigación, ha formulado la "Hipótesis de la comunicación cruzada", que sugiere que las proteínas que no desempeñan funciones inmunitarias están interaccionando de manera sutil con el sistema inmunológico, algo que no se había reconocido anteriormente.

“Este hallazgo sugiere que estas moléculas que no se habían contemplado con anterioridad podrían desempeñar un papel crucial en la respuesta del sistema inmunológico ante las infecciones”, afirma el profesor De la Fuente, profesor catedrático en la Universidad de Pensilvania, una de las más punteras del mundo. “Esto no solo podría transformar nuestra comprensión de la inmunidad, sino que también ofrece nuevas oportunidades para abordar infecciones que son resistentes a los medicamentos, añade el científico.

Enfoque completamente nuevo

Tradicionalmente, se ha considerado que el sistema inmunológico se fundamenta principalmente en proteínas asociadas directamente a funciones inmunitarias, como los anticuerpos y las citoquinas. En el estudio, titulado «Peptides from non-immune proteins target infections through antimicrobial and immunomodulatory properties», De la Fuente y su equipo del Machine Biology Group de la Universidad de Pensilvania identifican péptidos encriptados, una clase de agentes antimicrobianos que no se había reconocido con anterioridad y que se encuentran en proteínas no asociadas con respuestas inmunitarias. Estos péptidos, presentes en todo el proceso evolutivo de la vida, ofrecen un enfoque completamente nuevo para combatir infecciones: uno que interfiere con las membranas bacterianas y podría convertirse en una poderosa alternativa a los antibióticos tradicionales, especialmente a medida que las tasas de resistencia aumentan a nivel global.

El equipo de investigación sintetizó péptidos derivados de proteínas humanas no relacionadas con el sistema inmunitario y evaluó su actividad antimicrobiana. Sorprendentemente, alrededor del 90% de estos péptidos mostraron propiedades antimicrobianas relevantes, especialmente mediante la destrucción de membranas bacterianas. Además, los péptidos extraídos de las mismas áreas anatómicas que el sitio de la infección presentaron una eficacia superior cuando se aplicaron en conjunto, sugiriendo la existencia de efectos sinérgicos.

De los péptidos sintetizados, ocho compuestos demostraron una notable actividad antiinfecciosa en modelos preclínicos de ratón: colágenina-3, colágenina-4, zipperina-1, zipperina-2 e inmunosinas 2, 3, 12 y 13. En los ensayos realizados, estas moléculas redujeron las infecciones bacterianas en hasta cuatro órdenes de magnitud, destacando su potencial como poderosos agentes contra las invasiones bacterianas. Además de sus efectos antimicrobianos, los péptidos también mostraron propiedades inmunomoduladoras. Influyeron en mediadores inflamatorios clave como la interleucina-6 (IL-6), el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α) y la proteína quimioatractante de monocitos-1 (MCP-1), que desempeñan un papel importante en la respuesta inflamatoria del cuerpo a las infecciones.

Campo de la inmunología

Este descubrimiento, señala el Machine Biology Group en una nota, “representa un progreso importante en el campo de la inmunología y la terapia antimicrobiana”, y considera que “podría abrir la puerta a nuevos avances médicos en la lucha contra las infecciones resistentes”.

“Estos descubrimientos tienen el potencial de abrir nuevas vías para el desarrollo de tratamientos que complementen o incluso sustituyan a los antibióticos existentes. Dado que la resistencia a los antibióticos se considera una de las principales amenazas para la medicina contemporánea, nos emociona la posibilidad de aprovechar estas defensas naturales aún no exploradas”, apunta el equipo científico.

Al utilizar las defensas naturales del organismo mediante estas proteínas no inmunitarias, el equipo de investigación dirigido por César de la Fuente busca crear terapias que sean eficaces y menos susceptibles a la resistencia. La investigación destaca la importancia de llevar a cabo más estudios sobre la función de las proteínas no inmunitarias en la inmunidad del huésped. Mientras la comunidad científica enfrenta el desafío de la resistencia a los antibióticos, la investigación de péptidos encriptados ofrece una perspectiva alentadora para el desarrollo de tratamientos innovadores que podrían complementar o incluso sustituir los antibióticos actuales.

El estudio realizado por la Universidad de Pensilvania representa un avance significativo en el campo de la inmunología y la terapia antimicrobiana, lo que podría facilitar futuros desarrollos médicos en la lucha contra las infecciones resistentes.

Las investigaciones del doctor De la Fuente Núñez, licenciado en Biotecnología por la Universidad de León y doctor en microbiología e immunología por la University of British Columbia (Canadá), se centran en el uso de la informática y la inteligencia artificial para descubrir clases de antibióticos completamente nuevos que puedan salvar millones de vidas. Los resultados de sus investigaciones han recibido numerosos reconocimientos, entre los que destacan el Langer Prize, el ACS Kavli Emerging Leader en química, el AIChE’s 35 Under 35 Award, el ACS Infectious Diseases Young Investigator Award, o el GEN Top 10 Under 40. De la Fuente y su equipo han logrado descubrir péptidos antimicrobianos incluso en animales extintos, como los mamuts.

En 2019, César de la Fuente fue reconocido por el “MIT Technology Review” como uno de los innovadores más importantes del mundo por “digitalizar la evolución para crear antibióticos mejores”.