Únete á nosa canle de Whatsapp
 Galego |
 English |
Inutilizar el sistema de comunicación de las bacterias patógenas para mantenerlas aisladas y evitar que se organicen y ataquen organismos. Este ha sido el principal objetivo de la línea de investigación Quorum Sensing y Quorum Quenching que ocupa desde hace ocho años al Grupo de Acuicultura y Biotecnología de la Universidad de Santiago de Compostela (USC). Y se ha logrado. El hallazgo ya ha sido protegido con una patente en Europa, Estados Unidos y China, y se espera que pronto pueda ser comercializado por alguna de las empresas internacionales que negocian la licencia con la Fundación Barrié, socio inversor en esta investigación incluida en su Fondo de Ciencia y que ha contado con la colaboración de la empresa Isis Innovation de la Universidad de Oxford para la búsqueda de potenciales clientes.
Esta es la línea de investigación más innovadora de este ya veterano grupo de investigación del Departamento de Microbiología y Parasitología de la USC. Fue a principios de la pasada década de los años 80 cuando el profesor Jaime Fábregas lo puso en marcha. Con él comenzaba en España la investigación en biotecnología de microalgas, convirtiéndose con el paso de los años en uno de los equipos más destacados en el mundo en el estudio de las aplicaciones de las microalgas marinas. Sin embargo, el gran reconocimiento popular, vía medios de comunicación, les ha llegado con esta segunda línea de investigación para atajar los ataques de bacterias. «Es lo que nos ha puesto más en el mapa, sobre todo con los medios, porque es una línea que se vende muy bien y todo el mundo entiende el impacto biotecnológico que puede tener», reconoce Ana María Otero Casal, una de los tres investigadores principales del grupo —junto con Fábregas y Buenaventura Cabezas— y máxima responsable de este proyecto.
Quorum quenching
En terminología científica, a la comunicación bacteriana se le llama quorum sensing (detección de quórum), ya que lo que se describe es la manera en que las bacterias emiten señales para detectar si hay un número suficiente de compañeras para lanzar un ataque efectivo. Y a la estrategia biotecnológica para la interrupción de la comunicación bacteriana se la denomina quorum quenching.
Lo que se sabe es que muchas bacterias patógenas se comunican entre sí mediante la producción de pequeñas moléculas señal y que esas comunicaciones pueden ser interrumpidas de una manera más efectiva con bacterias marinas con actividad quorum quenching. «Lo más interesante desde el punto de vista biotecnológico es que las bacterias patógenas —las que nos ponen enfermos— necesitan comunicarse entre ellas para atacarnos. Así que si eliminas esas señales, la bacteria no te puede atacar y no vas a enfermar», detalla Otero. Este mecanismo es una alternativa al uso de los antibióticos para el control y el tratamiento de patologías infecciosas de origen bacteriana en animales, tanto en acuicultura como en ganadería. Lo que se busca aislando a las bacterias que intentan comunicarse y organizarse es ayudar al propio sistema inmune del individuo a acabar con estas, o a eliminarlas más rápidamente en colaboración con el uso de antibióticos.
El origen de esta línea de investigación desarrollada por el grupo gallego se remonta al año 2006, en concreto a una tesis de Manuel Romero Bernárdez —hoy, embarcado en una investigación posdoctoral en la Universidad de Nottingham, en el Reino Unido—, dirigida por Ana María Otero. «Lo que hicimos fue ir al mar a buscar bacterias que fuesen capaces de cortar esa comunicación entre las bacterias patógenas. Tuvimos mucha suerte y encontramos muchas con esa actividad, y algunas de ellas muy buenas, más activas que las terrestres. Cuando empezamos ya había alguna cosa descrita en bacterias terrestres, pero estas bacterias marinas que hemos encontrado son mucho más activas y tenemos ya varias patentes. Sobre todo destaca la cepa 20J, patentada ya para su uso en Europa, Estados Unidos y China en la lucha contra infecciones bacterianas», relata Otero. Esta línea de investigación ha logrado también el Premio de Investigación 2010 de la Real Academia Gallega de las Ciencias y distintas publicaciones en revistas de impacto.
Las primeras pruebas que demuestran la viabilidad de esta estrategia se han aplicado en acuicultura
La idea era entablar una lucha contra las infecciones de un modo muy distinto al que se libra con el uso de antibióticos, bloqueando la relación entre las bacterias con el desarrollo de varias enzimas que cortasen su comunicación, eliminando las señales entre estas y frustrando así sus ataques. «Cuando usas un antibiótico, intentas matar a la bacteria y esta intenta defenderse generando resistencia, que es el mayor problema que tenemos ahora en los hospitales con algunas bacterias muy resistentes y para las que no hay antibióticos para matarlas. Sin embargo, con la estrategia de quorum quenching lo que hacemos no es matar a las bacterias, sino evitar que se comuniquen entre ellas y, por lo tanto, impedir que ataquen. A la bacteria le resulta más difícil detectar que estás luchando contra ella y su generación de resistencia es menor; pero esto no quiere decir que no vaya a acabar habiendo cierta resistencia a esta estrategia, aunque más lenta», explica la investigadora.
Las primeras pruebas en el mundo que demuestran la viabilidad de esta estrategia se han aplicado en acuicultura, un campo donde el uso de antibióticos está muy restringido. «Como teníamos experiencia con las algas», apunta Otero, «hemos hecho pruebas de concepto en acuicultura. Y hemos visto que en peces grandes, mezclando esa bacteria muerta en su pienso, somos capaces de curarlos de infecciones mucho más rápido. En larvas pequeñas de ostras, almejas…, como estas no comen pienso las hemos tratado poniendo la bacteria viva con capacidad de quorum quenching en el tanque de cultivo y hemos comprobado que se puede incluso duplicar su supervivencia. Otros investigadores han hecho también trabajos con langostinos, ratones, plantas transgénicas… Hay mucha gente trabajando y las farmacéuticas tienen mucho interés, claro. No es que vayamos a eliminar los antibióticos, pero sí podemos combinarlos con esta estrategia para potenciar su acción. Además, es una estrategia que se puede aplicar a muchos otros campos, más allá de la sanidad animal o humana», comenta la científica.
Proyecto europeo ByeFouling
Entre esas otras aplicaciones del quorum quenching se encuentra el proyecto europeo ByeFouling, en el que participa el Grupo de Acuicultura y Biotecnología de la USC, junto con otros 17 equipos de investigación y empresas de 11 países. El objetivo del proyecto, que comenzó el 1 de diciembre de 2013 y que tiene un plazo de ejecución de cuatro años, es el desarrollo y producción a gran escala de recubrimientos antiincrustantes ecológicos de baja toxicidad para su aplicación en barcos y otras estructuras marinas sujetas a colonización biológica. El fenómeno de la bioincrustación es responsable de la pérdida de millones de euros anualmente debido al enorme gasto en tareas de limpieza y consumo de combustible, ya que la adhesión biológica en el casco de los barcos ocasiona un incremento de hasta el 40% en el consumo de combustible, que conlleva además un incremento en la emisión de CO2. ByeFouling explorará la viabilidad de producción industrial de nuevos recubrimientos basados en materiales de superficie estructurada, inhibidores de la adsorción de proteínas, biocidas naturales y el uso de microorganismos con actividad antiincrustante, utilizándose nuevos materiales nanoestructurados para la encapsulación de los compuestos activos.
El grupo de la USC participa en el proyecto aportando su experiencia en sus dos líneas de investigación principales, biotecnología de microalgas y comunicación bacteriana, ya que se realizan estudios de presencia de biocidas en la biomasa de microalgas marinas en una aproximación denominada “alga contra alga” y, por otro lado, se buscarán nuevos compuestos inhibidores de la comunicación bacteriana que bloqueen la formación de las biopelículas bacterianas que constituyen la primera fase del proceso de bioincrustación. Los compuestos y enzimas identificados en este estudio podrán tener además aplicación en otros campos en los que esté involucrada la formación de biopelículas bacterianas, como el deterioro de monumentos o la formación de placa dental.
ByeFouling —juego de palabras inglesas que quiere expresar el «adiós» a las «bioincrustaciones»— intentará así reducir los organismos que se pegan a las superficies de las embarcaciones. «Hay una restricción muy importante en los componentes que se incorporan a las pinturas de los barcos para evitar que a los cascos se peguen algas, mejillones, etc. Cualquier superficie que esté metida en agua de mar se va a cubrir de organismos que dificultan muchísimo el movimiento de los barcos y aumentan su consumo. Hablamos de millones y millones de euro al año en combustible. A los armadores, cada dos o tres años, no les queda otra opción que quitar los barcos del agua y limpiarlos, y eso supone muchísimo dinero», describe la investigadora gallega.
Tradicionalmente se han usado pinturas cada vez más restringidas por su toxicidad. En el proyecto ByeFouling se están buscando alternativas environment-friendly, es decir, alternativas que no dañen el medio ambiente y que a la vez eviten que ciertos organismos se peguen a los cascos de los barcos. «Y como lo primero que se pega son las bacterias, y para pegarse utilizan el quorum sensing, estamos estudiando si podríamos introducir compuestos o encimas de quorum quenching en las pinturas para evitar la primera capa de colonización, que son las bacterias», esclarece Ana María Otero.
El Grupo de Acuicultura y Biotecnología de la USC tiene por delante unos frenéticos y emocionantes meses para cerrar un acuerdo para la comercialización de su patente, para desarrollar una solución a la bioincrustación que pueda reducir los altos costes que ahora supone este problema para el sector del mar y para optar a nuevos proyectos de investigación. Todo un privilegio en tiempos funestos para la ciencia en España, en los que, como lamenta y reconoce la propia Ana María Otero, «muchos laboratorios se están quedando vacíos por falta de becas y ayudas”.
