El equipo liderado por el profesor Christian Jogler de Friedrich Schiller University ha logrado cultivar varias docenas de bacterias marinas en laboratorio, bacterias a las que previamente se les había prestado poca atención. Los investigadores realizaron una caracterización funcional de la bacteria, lo que permitió una detección sistemática de sustancias activas. Los análisis bioinformáticos iniciales y las observaciones biológicas celulares indican el potencial para la producción de nuevos antibióticos.
Casi las tres cuartas partes de todos los antibióticos clínicamente relevantes son sustancias naturales, producidas por bacterias. Sin embargo, los antibióticos que están disponibles en la actualidad están perdiendo su efectividad y un número creciente de patógenos se están volviendo resistentes. Esto significa que hay una necesidad urgente por nuevos antibióticos, pero en la actualidad menos del uno por ciento de las especies conocidas de bacterias están disponibles para la búsqueda de sustancias activas. El 99 por ciento restante son considerados “imposibles de cultivar” y por consiguiente, apenas se estudian.
Además, la capacidad de producir antibióticos no se distribuye uniformemente entre las bacterias. “Los productores talentosos son principalmente microorganismos con estilos de vida complejos, una biología celular inusual y genomas grandes” explica el microbiólogo Jogler. “Tales organismos producen compuestos antibióticos y los despliegan en la lucha contra otras bacterias por nutrientes y hábitats” agregó. Cualquier lugar donde tales batallas microbiológicas por los recursos tengan lugar y los nutrientes sean escasos es un lugar prometedor para buscar posibles productores de antibióticos.
Cultivo dirigido de productores potenciales de antibióticos
Eso es exactamente lo que Jogler y su equipo han hecho. Con la ayuda de robots y buzos científicos, buscaron Planctomycetes en un total de 10 ubicaciones marinas. “Conocemos que los Planctomycetes viven en comunidades con otros microorganismos y compiten con ellos por hábitats y nutrientes” dijo Jogler, explicando qué hace que este grupo de bacterias sea de interés de los investigadores. Con muestras del Mediterráneo, el Mar del Norte, el Mar Báltico y el Mar Negro, además del Atlántico, El Pacífico y el océano Ártico, los científicos lograron crear cultivos puros de 79 nuevos Planctomycetes. “Estos cultivos puros juntos representan 31 nuevos géneros y 65 nuevas especies” agregó la autora principal del estudio, la Dra. Sandra Wiegand.
División celular desconocida y potencial antibiótico
Se utilizaron métodos bioinformáticos y microscópicos para caracterizar los cultivos puros recién obtenidos. “El análisis bioinformático fue holístico en su enfoque” dijo Wiegand. Se estudió el potencial para producir pequeñas moléculas como los antibióticos, al igual que los procesos de transducción de señales celulares. Estos últimos son una medida de la complejidad del estilo de vida microbiano y, por lo tanto, un indicador más hacia la producción de antibióticos. “Los resultados de estos análisis muestran que los Planctomycetes recién obtenidos tienen estilos de vida extraordinariamente complejos y tienen el potencial de producir nuevos antibióticos” agregó.
Los investigadores fueron capaces de proporcionar una confirmación experimental de algunos de sus análisis bioinformáticos en este estudio. Entre otras cosas, investigaron la biología celular de los Planctomycetes que habían sido aislados. “Se dividen de una manera muy diferente de todas las otras bacterias patógenas importantes” dijo Jogler. Además, las investigación muestra mecanismos inesperados de división celular bacteriana. Sin embargo, sobre todo, el estudio proporciona evidencia impresionante de que las bacterias supuestamente “no cultivables” se pueden obtener y caracterizar en cultivos puros.
De acuerdo con los autores del estudio, muchos aspectos de su trabajo actual pueden ser transferidos a otros potenciales productores de antibióticos. “El cultivo y la caracterización holística son esenciales para descubrir algo realmente nuevo y abrir nuevas vías terapéuticas” enfatizó Jogler.
Además de los investigadores locales, participaron del estudio: Radboud University Nijmegen (Países Bajos), German Collection of Microorganisms and Cell Cultures in Braunschweig, Technical University of Dresden, Karlsruhe Institute of Technology, the Centro Andaluz de Biología del Desarrollo en Sevilla (España), Leibniz Institute for Baltic Sea Research en Warnemünde, the Max Planck Institute for Marine Microbiology in Bremen, the University of Bergen (Noruega), the University of Porto (Portugal), the Freiberg University of Mining and Technology, the University of Stuttgart, Stanford University (USA), Wageningen University and Research (Países Bajos), the Helmholtz Centre for Infection Research in Braunschweig, y el National Institutes of Health in Bethesda (USA).
Contacto:
Christian Jogler, Univ.-Prof. Dr
christian.jogler@uni-jena.de
Referencia:
Wiegand S. et al. Cultivation and functional characterization of 79 planctomycetes uncovers their unique biology. Nature Microbiology (2019), DOI: 10.1038/s41564-019-0588-1, https://www.nature.com/articles/s41564-019-0588-1
