Desde la perspectiva de las preguntas y metodologías planteadas el país tiene “ciencia de talla mundial”:  Laura Sierra.

En este escenario, el sector académico es el llamado a comprometerse en esta búsqueda. Desde la Universidad EAFIT, el Grupo de Investigación en Ciencias Biológicas y Bioprocesos (Cibiop) trabaja en identificar un antibiótico que es promisorio desde varias perspectivas: funcionaría para diferentes tipos de bacterias, la sustancia se produciría de manera no tradicional y con potencial de ser novedosa, y tendría importancia en varias industrias, por ejemplo, agrícola, farmacéutica y de cuidado personal, dependiendo de las especies de patógenos que se busquen controlar.

El fenómeno que observó Valeska

Durante 2010, la investigadora Valeska Villegas Escobar estaba haciendo su tesis doctoral sobre la identificación y caracterización de compuestos activos contra patógenos de plantas de banano como el Moko, enfermedad producida por la bacteria Ralstonia. Durante uno de sus experimentos observó un fenómeno que merecía ser estudiado con mayor detalle.

Cuando tenía un cultivo de Ralstonia y en ese mismo medio ponía diferentes cepas de Bacillus –bacterias bien conocidas, pero inocuas–, no se generaba ninguna inhibición del patógeno. No obstante, si a ese mismo cultivo le agregaba una nueva sustancia (llamada inductor), algo inesperado sucedía: alrededor de Bacillus morían todas las bacterias de Ralstonia.

La importancia del hallazgo de la profesora Valeska Villegas se puede dimensionar al contrastarlo con la manera en que el científico británico Alexander Fleming, mientras trabajaba en su laboratorio observó cómo un hongo, que por error crecía en uno de sus cultivos, producía la muerte de las bacterias. Así el médico microbiólogo descubrió en 1928 la penicilina, uno de los hitos más importantes en la historia de la medicina y por lo que obtuvo el Premio Nobel en Fisiología o Medicina en 1945.

En dicho contexto, para la investigadora eafitense el fenómeno era contundente: ahí se generaba un compuesto antibiótico con una actividad muy fuerte. La sustancia (el inductor) estimulaba algo dentro de Bacillus que mataba a Ralstonia. Este fenómeno fue objeto de una solicitud de patente PCT en diciembre de 2016, en la que se describe el proceso de inducción de actividad antimicrobiana en bacterias aeróbicas formadoras de endospora (especialmente Bacillus sp.).

El desafío de Laura

Descubrir cuál era la “sustancia responsable” de dicha actividad sería reto de otra tesis doctoral. Laura Sierra Zapata es la estudiante de doctorado en Ingeniería de EAFIT que hace cuatro años decidió descubrir cuál era “la sustancia responsable” de la actividad antibiótica.

La pregunta parecía sencilla, pero implicaba un conocimiento profundo de la biología de la bacteria. ¿Cómo comprender qué estaba pasando allí?, ¿sería que el inductor entraba a la célula de Bacillus?, ¿sería que Bacillus producía “la sustancia responsable” en todas sus etapas de crecimiento?, ¿sería que mataba solo a un tipo de bacterias?, ¿sería que dependía de la cantidad del inductor?, y un largo etcétera.

Y es que Laura Sierra en su tesis doctoral Bacillus sp. strains and Their Inducible in vitro Antagonism Against R. solanacearum: a Biochemical and Genomic Study –dirigida por la profesora Valeska Villegas–, formuló hipótesis y diseñó experimentos para dar respuesta a cada una de las preguntas, proceso característico del método científico clásico. 

Bacillus es una bacteria que se ha adaptado a diferentes hábitats de la Tierra. Es una fuente de antibióticos para la industria y los científicos la conocen muy bien. Sin embargo, la mayoría de las veces se ha estudiado en una caja de Petri –un instrumento, de cristal o de plástico, utilizado en laboratorio principalmente para el cultivo de bacterias, mohos y otros microorganismos–, con los mismos medios de cultivo y produciendo lo mismo.

Y  en el mundo de los antibióticos la probabilidad de encontrar algo nuevo haciendo lo mismo es muy baja. Los compuestos con los que se cuenta en la actualidad se han obtenido a través de métodos tradicionales donde los medios de cultivo son generalmente los mismos.

Lo novedoso en esta metodología era que al adicionar algo nuevo al medio, en este caso el inductor, se activaban posiblemente otros genes que normalmente estaban apagados. Es decir, Bacillus, una de las bacterias más conocidas del mundo, podía producir posiblemente algo nuevo.

Bacillus, una bacteria que se ha adaptado a diferentes hábitats de la Tierra, es una fuente de antibióticos para la industria y los científicos la conocen muy bien.

Ante la complejidad del problema los investigadores decidieron utilizar metodologías de nueva generación. No solo se acercaron desde las técnicas de la química y la microbiología más tradicionales, sino que incorporaron pruebas genéticas de vanguardia. De cada una de las aproximaciones se fueron eliminando sustancias candidatas. Pasaron así de un universo de miles de moléculas a una decena de estas. Y ahora están cerca de identificar la molécula responsable de la acción antibiótica. 

Particularmente, en las técnicas genéticas y de nueva generación invitaron a Javier Correa Álvarez, profesor de EAFIT y doctor en Genética y Biología Molecular. Para este investigador su prioridad era conocer y comprender el mecanismo genético por el que Bacillus produciría una molécula nueva al momento de ser inducido artificialmente. 

En la aproximación genética se partía de la premisa de que Bacillus, en presencia del inductor, encendería genes que en el tratamiento sin inductor permanecían dormidos, y así en la comparación entre los tratamientos encontrarían “la sustancia responsable”. Porque, como él lo explica, “aunque todas las células heredan de su progenitora la misma información genética, es el ambiente el que modula lo que se va a expresar y lo que no”.

Pero como los problemas científicos no siempre se resuelven al ritmo de las becas de Colciencias, Laura Sierra debe terminar su doctorado por asuntos administrativos y “la sustancia responsable” sigue sin nombre propio. Sin embargo, como ella misma lo recalca, quiere “seguir hasta llegar al fondo del problema”. “Tenemos luces de qué es, pero todavía no lo podemos decir con certeza”, afirma Valeska Villegas. Para poderlo asegurar debe ser posible purificar completamente el compuesto y que retenga la actividad antibiótica. 

Producir el compuesto para su comercialización será otra historia. En la actualidad, los medicamentos se generan de maneras muy diversas y cada aproximación requiere investigación e inversión. Se pueden modificar bacterias para que produzcan el compuesto –como el caso de la insulina que se comercializa hoy en día–, construir el compuesto desde cero en un laboratorio tradicional de química o modificar moléculas existentes.

“La ciencia en el mundo es colaborativa”

“Para uno avanzar en problemas complejos necesita equipos más sofisticados que aquí [en Colombia] no hay”, afirma Laura Sierra. Teniendo esta convicción, buscó los laboratorios más punteros en las técnicas que ella necesitaba mediante tres pasantías en los Estados Unidos que realizó como investigadora visitante en: Harvard Medical School, University of California (Berkeley) y University of Massachusetts Dartmouth. 

De esta experiencia en el exterior resalta que desde la perspectiva de las preguntas y metodologías planteadas el país tiene “ciencia de talla mundial”, pero desde los recursos todavía falta mucho camino por recorrer. 
“La diferencia es la disponibilidad de insumos. Por ejemplo, si se necesita un reactivo especializado, allá llega en dos días y aquí en tres meses. Allá haces en un mes lo que aquí en seis. El avance es diez veces mayor”, concluye Laura Sierra.