Autor: Jéssica Gil Serna
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Penicilina por sorpresa
Texto: Sara López Montesino
Alexander Fleming fue un médico e investigador británico nacido en 1881 en Lochfield. A los 20 años comenzó sus estudios de Medicina y obtuvo una beca concedida por la St. Mary ‘s Hospital Medical School donde empezó a trabajar con el bacteriólogo Almroth Wright. Sus primeros pasos en la investigación le motivaron por la bacteriología, centrándose concretamente en las defensas del cuerpo humano contra las infecciones bacterianas y el desarrollo y mejora de vacunas.
El nombre de Fleming está marcado por dos descubrimientos fortuitos: la lisozima y la penicilina.
El primer hallazgo tuvo lugar en 1922 cuando Fleming demostró que en nuestras mucosas y glándulas existía una sustancia capaz de matar a las bacterias siendo inocua para las células humanas. Tras varios experimentos pudo comprobar que esta sustancia inhibía el crecimiento de bacterias, las destruía y provocaba cambios morfológicos. A esta proteína se la denominó lisozima y está presente en muchos fluidos corporales como la saliva, el moco o las lágrimas. Su actividad se basa en la rotura de un componente llamado peptidoglicano que es esencial y exclusivo de la pared celular que protege a la bacteria.
Aunque este hallazgo fue muy importante en su época, probablemente, el que más haya hecho resonar el nombre de Fleming a lo largo de la historia es el descubrimiento de la penicilina, el primer antibiótico. Era septiembre de 1928 cuando Fleming estaba en su laboratorio estudiando mutaciones de Staphylococcus aureus (bacteria causante de muchas infecciones humanas) y se dejó olvidado uno de sus cultivos en el laboratorio. Cuando regresó unos días después se encontró que un hongo ambiental había contaminado su placa. Sin embargo, se dio cuenta de que alrededor del contaminante no había crecimiento bacteriano pero sí en la zonas más alejadas del hongo, esto le llevó a pensar que ese microorganismo estaba secretando una sustancia que impedía el crecimiento de Staphylococcus aureus.
Comenzó sus experimentos cultivando este hongo, actualmente conocido como Penicillium notatum (de ahí el nombre de penicilina) y evaluando su actividad antibacteriana, así como su inocuidad en las células de mamíferos. Sin embargo, la purificación de la penicilina era muy compleja por lo que hubo que esperar 15 años para que Ernst B. Chain y Howard Florey consiguieran purificarla y obtener los primeros resultados satisfactorios en estudios con pacientes humanos. En 1944, durante la Segunda Guerra Mundial, se destinaron todos los recursos necesarios para que los combatientes heridos con infecciones pudiesen tratarse con este popular fármaco. En 1945, Fleming culminó una carrera científica excepcional compartiendo el premio Nobel de Medicina con Florey y Chain.
La aprobación del uso de la penicilina, además de salvar millones de vidas, cambió por completo el curso de la historia, la medicina moderna y el tratamiento de infecciones bacterianas abriendo la puerta a la “edad de oro” de los antibióticos (1950-1960) donde se descubrieron la mayoría de estos fármacos que utilizamos actualmente.
“Llegará un día en que cualquiera podrá comprar penicilina en las tiendas. Entonces existirá el peligro de que un hombre ignorante pueda fácilmente tomar una dosis insuficiente y que al exponer a sus microbios a cantidades no letales del fármaco los haga resistentes”. Alexander Fleming.
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El futuro de los antibióticos
Texto: Fernando Huecas, Beatriz Lavilla y Sara López Montesino
Con casi 1,27 millones de muertes anuales a nivel mundial en 2019 por infecciones causadas por bacterias multirresistentes, y 10 millones previstas para 2050, las autoridades sanitarias han elevado el nivel de alerta sobre esta crisis sanitaria. El rápido desarrollo y transmisión de los genes de resistencia entre bacterias patógenas del ser humano y de los animales, ha hecho que muchos expertos hablen ya de la próxima pandemia o, más bien, de una “pandemia silenciosa”.
Para hacer frente a este problema de salud global, que afecta tanto a la salud humana como animal y ambiental, se están desarrollando iniciativas desde diferentes perspectivas. La concienciación de ciudadanos y profesionales y las restricciones sobre el uso de los antimicrobianos disponibles, han sido sin duda las claves para promover el uso racional de estos medicamentos. Sin embargo, el estancamiento en la investigación y desarrollo de nuevas familias de antibióticos que llevamos viviendo desde la década de 1980, está teniendo sin duda un impacto negativo en nuestra lucha frente a las denominadas “superbacterias”, ya que cada vez contamos con menos armas para hacerles frente.
¿Cuál es la situación actual de la investigación en materia de antibióticos? ¿Qué fármacos en desarrollo tienen posibilidades de formar parte de nuestro arsenal en los próximos años? Echemos juntos un breve vistazo al futuro de los antibióticos.
Telacebec
Este nuevo antituberculoso, potencialmente activo frente a cepas de Mycobacterium tuberculosis MDR (Multidrug-resistant) y XDR (Extensively drug-resistant), se encuentra actualmente en ensayos clínicos de fase II, donde está presentando buenos resultados en las variables utilizadas para evaluar su eficacia, como son el aumento en el tiempo de positivación del cultivo y una disminución de la carga bacteriana.
Su mecanismo de acción consiste en inhibir el complejo citocromo Bc1, una de las enzimas que este microorganismo utiliza para durante la respiración aeróbica para la obtención de energía en forma de ATP, lo que conlleva la muerte bacteriana.
Inhibidores de la DprE1 (BTZ-043, Macozinona, TBA-7371 y OPC-167832)
Estos tres compuestos presentan actividad frente a Mycobacterium tuberculosis en estado de replicación activa al interrumpir la síntesis de su pared celular. Esto es debido a que producen una inhibición de la enzima DprE1, necesaria para la síntesis del DPX, precursor del arabinogalactano, un componente esencial para la formación de la pared celular de este tipo de microorganismos. Se encuentran actualmente en diferentes puntos de la fase II de ensayo clínico, y aunque su actividad de extiende a cepas MDR, debido a su propio mecanismo de acción no lo hace frente a formas en estado de latencia.
Taniborbactam
Uno de los mecanismos de resistencia más extendidos que las bacterias han desarrollado para evadir la acción de los antimicrobianos han sido las betalactamasas. Estas enzimas son capaces de degradar la estructura de los antibióticos betalactámicos haciendo que pierdan su actividad. Es por eso por lo que el tratamiento con este grupo de antibióticos suele ir acompañado de un segundo grupo de fármacos: los inhibidores de betalactamasas.
Uno de los inhibidores de betalactamasas en investigación más prometedores es el Taniborbactam, que ha mostrado actividad in vitro frente a todos los tipos y se encuentra actualmente en estudio frente a Pseudomonas aeruginosa y enterobacterias en combinación con cefepima, un tipo de antibiótico betalactámico del grupo de las cefalosporinas.
Afabicina
Este nuevo compuesto en investigación produce la inhibición el funcionamiento de FabI una enzima exclusiva de Staphylococcus spp. (incluyendo SARM, Staphylococcus aureus resistente a meticilina) que participa en la síntesis de ácidos grasos. Este compuesto es el primero de su clase debido a su novedoso mecanismo de acción, y se encuentra actualmente en fase II para infecciones osteoarticulares, habiendo finalizado un estudio en infecciones de piel y tejidos blandos.
Zoliflodaciona y Gepocidactina
El mecanismo de acción de estos dos compuestos en investigación consiste en la inhibición de la topoisomerasa II (DNA girasa bacteriana), una enzima encargada de modificar la conformación del DNA para facilitar los procesos de replicación del material genético o de la síntesis de proteínas. La innovación en su estructura hace que su interacción con la DNA girasa sea diferente a la de los otros inhibidores de la misma clase, lo cual podría evitar resistencias cruzadas con los mismos. Esto podría permitir el tratamiento en conjunto con otras fluoroquinolonas.
Se encuentran actualmente comenzando los ensayos clínicos en fase III para el tratamiento de infecciones urinarias e infecciones causadas por Neisseria gonorrhoeae.
Ftortiazinon
Ensayado por el momento frente a cepas de Pseudomonas aeruginosa y Acinetobacter baumanii, este se trata de un inhibidor del sistema de secreción de tipo III (T3SS) bacteriano. Este sistema, también conocido como inyectisoma, es uno de los principales factores de virulencia de las bacterias Gramnegativas, ya que les permite “inyectar” toxinas a las células de los organismos a los que infecta.
Actualmente, se está evaluando en estudios clínicos de fase II en combinación con cefepima para infecciones del tracto urinario causadas por P. aeruginosa.
Tosatoxumab
Nos encontramos frente al primer anticuerpo monoclonal de la lista, una IgG1 dirigida frente a la toxina alfa de Staphylococcus aureus, que se encuentra actualmente comenzando la fase III para evaluar su eficacia como terapia adyuvante a la antibioterapia en neumonías causadas por esta bacteria.
Exebacase
Se trata de una lisina con actividad bacteriolítica que puede degradar biofilms de Staphylococcus spp. al hidrolizar los enlaces que conforman su estructura. Los estudios en fase III se centran en su actividad frente a bacteriemias y endocarditis causadas por S. aureus, como apoyo a la terapia antibiótica establecida.
SER-109
Esta novedosa estrategia se basa en la utilización de esporas vivas de Firmicutes spp., purificadas a partir de las heces de donantes sanos. La capacidad de estas esporas para restaurar la microbiota de pacientes que han desarrollado colitis pseudomembranosa por Clostridioides difficile puede reducir el riesgo de recidivas al utilizarse como terapia adyuvante a la antibioterapia habitual (vancomicina/ fidaxomicina).
Los ensayos de fase III demuestran que los pacientes tratados con estas esporas desarrollan de nuevo la enfermedad producida por C. difficile con menor frecuencia que el grupo placebo.
Estos son algunos de los casi 80 antimicrobianos que se encuentran actualmente en la fase clínica de investigación. Sin embargo, esta cifra resulta insignificante en comparación con los compuestos en investigación para otras enfermedades, donde predominan los antineoplásicos con casi 9000 compuestos en investigación, seguido de los 1700 frente a condiciones psiquiátricas.
Aunque se están realizando esfuerzos muy prometedores, este panorama internacional corrobora la necesidad de fomentar la investigación de nuevos compuestos que nos puedan ayudar en la lucha frente a las superbacterias. Si trabajamos juntos #EsMisiónPosible.
Imagenes realizadas por los autores utilizando Biorender.
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¡Apúntate a la carrera «Corre sin resistencias»!
Ganemos la carrera a las superbacterias el próximo 13 de noviembre en la Universidad Complutense de Madrid.
Promovida desde el Plan Nacional frente a la Resistencia a Antibióticos (PRAN), llega a la Universidad Complutense la segunda edición de ¡Corre sin resistencias!. Esta carrera dará el pistoletazo de salida a la Semana Mundial de Concienciación sobre el Uso de Antibióticos (World Antibiotic Awareness Week). Con ella, se intenta concienciar de que la utilización correcta de los antimicrobianos es esencial para evitar la aparición de bacterias multirresistentes y puede salvar miles de vidas. Entre todos, podemos ayudar a sensibilizar sobre el problema de la resistencia y promover las buenas prácticas en el uso de los antibióticos a nivel global entre el público general, los trabajadores de la salud y las instancias normativas.
La inscripción es gratuita y regalamos una camiseta a los corredores. Puedes hacerla en el siguiente enlace, donde también encontrarás toda la información sobre la carrera: https://www.rockthesport.com/es/evento/corre-sin-resistencias.
Mediante la organización de esta carrera popular esperamos recaudar donaciones voluntarias mediante crowdfunding para sufragar las actividades de investigación y divulgación del proyecto MicroMundo durante el curso 2022-2023. MicroMundo es un proyecto de Ciencia Ciudadana que, con una estrategia de Aprendizaje-Servicio, intenta educar a los más jóvenes en colegios e institutos sobre la problemática de la resistencia a antimicrobianos, a la vez que despierta vocaciones por la investigación en Ciencias Biomédicas. Llevamos desde 2016 visitando muchos centros de la Comunidad de Madrid con nuestros estudiantes de la Universidad Complutense y cualquier ayuda es buena para que podamos continuar. Puedes hacer tu aportación en el siguiente enlace: https://financiatuproyecto.fundacion.ucm.es/88633/detail/micromundo-ucm-carrera-popular-corre-sin-resistencias.html
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Trivial “Resistencia a antibióticos: aprende jugando”
¿Alguna vez te has preguntado que sucedería si Fleming nunca hubiese descubierto la penicilina? ¿O si no tuviésemos antibióticos para curar infecciones bacterianas que suceden diariamente? El objetivo principal de MicroMundo es acercar a los más jóvenes (y no tan jóvenes) a la problemática actual de la resistencia a los antibióticos. Este trivial es un proyecto presentado por el “Mirabal International School” en colaboración con el grupo MicroMundo de la Universidad Complutense de Madrid. Es un proyecto formativo que surge de la necesidad de trasladar las actividades MicroMundanas a la formación online. Consta de cuatro categorías: antibióticos, microbiología general, resistencias a antibióticos e historia. Los participantes deben dividirse en cuatro equipos: A, B, C y D eligiendo cada uno de ellos un número del 1 al 4, lo que determinará el orden que seguirán en el trivial. Cada grupo tiene una pantalla general desde la que pueden escoger la pregunta correspondiente a la categoría que más les interese con el objetivo de intentar encontrar la respuesta correcta, caso en el que se considerará que han ganado el “quesito” relacionado con la categoría: elemento clásico del Trivial que todos conocemos. Además, se incluye una explicación de la respuesta correcta una vez acertada. Si por el contrario no aciertan, se abrirá otra pantalla en el que se indicará que la respuesta es incorrecta y que por ello, más tarde se deberá volver para probar de nuevo. Este divertido juego permite que los participantes conozcan la historia de la Microbiología y el descubrimiento de los antibióticos así como la importancia de la constante aparición de superbacterias resistentes a todos los antibióticos que existen actualmente; para ello, se plantean preguntas relacionadas con la automedicación o mal uso de estos fármacos, permitiendo así, que el participante reflexione y contribuya a poner fin al surgimiento de las mismas. ¿Y tú, a que esperas para demostrar lo que sabes?
Si quieres ser el próximo que salve al mundo de las superbacterias, no dudes en realizar este escape room.
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¡Eskápate de las superbacterias!
Si no sabes lo que es la resistencia a los antibióticos y quieres aprender de forma divertida sobre cómo frenar esta pandemia silenciosa…¡este escape room es para ti!
Desde la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Complutense de Madrid y el IES Federico García Lorca de Las Matas (Madrid) hemos desarrollado un Escape Room titulado “ESKAPE ROOM: Desde el Instituto contra las Superbacterias”. El objetivo de este juego es concienciar a los estudiantes de todos los grados educativos y a la población en general del problema actual de la resistencia a los antibióticos, además, de dar unas pautas para utilizar estos medicamentos de forma correcta.
El juego cuenta con 4 misiones tras las cuales obtienes un código que permite ¡frenar el desarrollo de las superbacterias! La primera misión se desarrolla en el aula del instituto y tiene como objetivo identificar, mediante pequeñas pistas, a un científico muy relacionado con los antibióticos. La segunda misión la desarrollan los propios alumnos en el laboratorio de la asignatura de biología y pretende dar a conocer el procedimiento mediante el cual el proyecto Micro Mundo intenta descubrir microorganismos capaces de producir compuestos antimicrobianos a partir de muestras de suelo. Debéis estar atentos porque tras esta misión aparecen preguntas que pondrán a prueba los conocimientos adquiridos. La tercera prueba se desarrolla en el gimnasio del instituto. En este escenario se presentan a las protagonistas del problema de las resistencias a los antibióticos: LAS SUPERBACTERIAS ESKAPE. Recordad muy bien sus nombres porque superar la misión 3 dependerá de ello. La misión 4 se desarrolla en el salón de actos y pretende concienciar a la población sobre el uso correcto de los antibióticos. ¡Hay que poner mucha atención a lo que cuentan los expertos!.
Una vez finalizada cada prueba y obtenido el código numérico de cada misión, nos encaminamos al final de este juego por medio de la misión final. Si el código introducido es correcto… ¡Enhorabuena! ¡Has sido capaz de frenar el desarrollo de las superbacterias!
Si quieres ser el próximo que salve al mundo de las superbacterias, no dudes en realizar este escape room.
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SIN ESKAPE: un paisaje de aprendizaje sobre a resistencia a los antimicrobianos.
Si te estás haciendo estas preguntas, SIN ESKAPE está hecho para ti. SIN ESKAPE es un paisaje virtual pedagógico desarrollado por alumnos del IES Alpajés de Aranjuez en colaboración con el Equipo MicroMundo de la UCM. Consiste en un espacio educativo virtual, dirigido a todos los públicos y organizado en cinco secciones donde podrás aprender nociones básicas sobre microbiología y ciencia en general.
Estas cinco secciones son: De la A a la Z, aquí podrás familiarizarte con conceptos básicos en ciencia a través de glosarios y ficheros informativos; Combate los bulos, un espacio donde podrás conocer la explicación real de bulos relacionados con la microbiología; Un poco de historia, donde se muestran hitos y acontecimientos importantes en microbiología a lo largo del tiempo; Aprende jugando, un espacio que te permitirá poner a prueba todo lo aprendido a través de juegos interactivos; y En nuestro archivo, donde podrás encontrar bibliografía y material audiovisual para seguir profundizando en temas científicos que sean de tu interés.
Todas estas actividades permiten guiar al visitante por el conocimiento necesario para comprender las bases científicas de una problemática de Salud Global: la resistencia a antibióticos. Esta constituye una pandemia, por ahora, silente, pero que en un futuro no muy lejano cobrará un gran impacto ya que cada vez es más común la aparición de bacterias resistentes a antibióticos del grupo «ESKAPE». Algunas de estas bacterias llevan años entre nosotros, son ya resistentes a casi todos los antibióticos que conocemos y amenazan con complicar aún más el tratamiento de infecciones graves en el futuro. Conocer las claves científicas para abordar este problema y combatir la desinformación es crucial para evitar las peores consecuencias de esta problemática. Por ello, te animamos a explorar este paisaje educativo para contribuir a no ser parte del problema, y sí de la solución.
¡Ayúdanos a seguir acercando la ciencia a la sociedad para crear, entre todos, un futuro mejor!
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MicroMundo conciencia a los más pequeños sobre la amenaza de las resistencias antimicrobianas y la importancia de descubrir nuevos antibióticos
Un año más, para celebrar la Noche Europea de los Investigadores e Investigadoras, el Museo de Ciencias Naturales organizó, la tarde del 24 de septiembre, una gran gymkhana científica en la que se inscribieron más de 400 personas, de las cuales ¡más de 150 eran pequeños interesados en la ciencia!
Nosotros, desde MicroMundo, hemos querido aportar a esta experiencia nuestros conocimientos e ilusión por la ciencia, explicándoles de forma divulgativa y amena el trabajo que realizamos en este proyecto de aprendizaje-servicio. Para transmitirles cómo es el proceso de búsqueda de nuevos antibióticos, les contamos la apasionante historia de cómo Alexander Fleming descubrió la penicilina, y simulamos este proceso gracias a la ayuda de nuestra estufa mágica, en la que los tiempos de incubación pasaban en solo dos segundos. Después, en una fotografía del resultado de las placas, los pequeños coloreaban todas las colonias que presentaban un halo de inhibición. ¡Ahora ya saben cómo buscar nuevos antibióticos! Algunos eran ya mini científicos, conocían el relato que se contaba en el stand de MicroMundo sobre la historia de Fleming y el descubrimiento de la penicilina. Incluso, comprendían perfectamente el gran objetivo final de MicroMundo: descubrir nuevos antibióticos debido a la aparición de bacterias resistentes a los que actualmente existen.
Finalmente, y para pasar a la siguiente prueba, tuvieron que contestar a dos preguntas muy importantes:
1.¿Quién se hace resistente a los antibióticos: las bacterias o nosotros?
2.¿Por qué es importante encontrar nuevos antibióticos?
¿Y tú, te animas a responder a estas preguntas? Si te quedaste sin entrada y no pudiste asistir, ¡no te preocupes! Puedes jugar tu propia Gymkhana desde casa de forma totalmente online y gratuita en este enlace
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Álvaro San Millán gana el premio Jaime Ferrán por su carrera científica dedicada al estudio de la resistencia a antibióticos.
La Sociedad Española de Microbiología ha galardonado a Álvaro San Millán con su Prestigioso premio Jaime Ferrán para Jóvenes Investigadores.
Su investigación está centrada en la propagación de los mecanismos de resistencia a antibióticos entre bacterias patógenas y en la importancia que tienen los plásmidos en su transmisión. Conocer la base evolutiva del proceso de transferencia de estos pequeños elementos genéticos es de gran importancia para poder diseñar nuevas terapias que ayuden a combatir a las bacterias multirresistentes. Tras finalizar su tesis doctoral en la facultad de Veterinaria de la Universidad Complutense de Madrid, Álvaro ha desarrollado su investigación en la Universidad de Oxford, el Instituto Ramón y Cajal de Investigaciones Sanitarias de Madrid y, actualmente, es Científico Titular en el Centro Nacional de Biotecnología (CSIC).
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Simposio on-line MicroMundo: Aprendizaje-Servicio para el descubrimiento de antibióticos.
El Simposio on-line MicroMundo, celebrado los días 27-28 de abril de 2021 ha contado con más de 450 inscritos y 70 comunicaciones centradas en recursos audiovisuales y educativos presentadas por estudiantes de universidades, colegios e institutos de España y Portugal. En él participó Cristina Muñoz, Directora del Plan Nacional de Resistencia a Antibióticos (PRAN) y Sarah Miller, coordinadora de Tiny Earth en la Universidad de Madison. En la inauguración del Simposio se presentó el portal #MisiónPosible, un punto virtual de encuentro para la cultura científica en torno a One Health y resistencia a antimicrtobianos.