El proyecto MARBLES ha analizado más de 1.000 cepas y 8.000 extractos para identificar moléculas con potencial terapéutico mediante genómica, química analítica e inteligencia artificial
El entorno marino sigue siendo una ‘biblioteca’ de química microbiana en gran medida inexplorada. Millones de microbios marinos producen sustancias únicas que podrían convertirse en una clave alternativa para combatir enfermedades y, lejos de la industria farmacéutica convencional, descubrir tratamientos hasta ahora inimaginables.
En este contexto, el Proyecto MARBLES, dirigido por Mariana Avalos García, coordinado por Gilles van Weezel —ambos de la Universidad de Leiden, la más antigua de Países Bajos— y financiado por la Unión Europea con 7,5 millones de euros a través del programa Horizonte 2020, tiene como objetivo explorar esta diversidad de una manera más específica y basada en la ecología.
Hasta la fecha, ha estudiado más de 1.000 cepas microbianas, generando más de 8.000 extractos y realizando más de 160.000 pruebas biológicas para identificar los candidatos más prometedores. En este sentido, ha desarrollado métodos guiados por software para priorizar qué extractos y compuestos merecía más la pena investigar en profundidad. “Los microbios marinos son interesantes porque han evolucionado sometidos a una intensa competencia y a condiciones ambientales adversas”, explica Avalos García en una entrevista concedida a ConSalud.es. “Para sobrevivir, han tenido que desarrollar nuevas estrategias químicas, y esa innovación química es precisamente lo que necesita el descubrimiento de nuevos medicamentos”, añade la directora del Proyecto MARBLES.
Los ambientes marinos son muy diferentes a los ecosistemas terrestres tanto a nivel químico como físico, y presentan desafíos como la salinidad, la presión, las fluctuaciones en los niveles de oxígeno, la exposición a la radiación ultravioleta y la competencia constante por los nutrientes. Los microorganismos se adaptan a estas presiones desarrollando nuevas estrategias de supervivencia, a menudo mediante la producción de moléculas bioactivas que ahuyentan a los depredadores, inhiben a los competidores o les ayudan a cooperar con los organismos que los hospedan. Algo a tener en cuenta, señala la experta, es la simbiosis. En especies como las esponjas marinas, los microorganismos viven formando comunidades densas y complejas. En esa “ciudad abarrotada”, la comunicación y la defensa química se vuelven fundamentales, lo que puede dar lugar a la producción de moléculas novedosas que denominamos “productos naturales”.
Los hallazgos del proyecto son esperanzadores, sí, aunque representan sólo una ínfima parte de la diversidad microbiana mundial. Así lo confirma Ávalos García, quien incide en que los microorganismos marinos no son una solución garantizada frente a la resistencia a los antimicrobianos, pero constituyen puntos de partida con un gran potencial. “El impacto realista es que los microorganismos marinos pueden enriquecer las primeras etapas del descubrimiento de fármacos con nuevos esqueletos moleculares, incluidos compuestos que podrían funcionar como antibióticos, agentes antibiofilm, antivirales, antifúngicos o como moléculas “auxiliares” capaces de recuperar la eficacia de antibióticos existentes”, desgrana.
La directora del estudio también reconoce que existen obstáculos en el proceso de pasar de identificar un compuesto interesante en un microorganismo a desarrollar un medicamento a partir de él. Entre ellos, resalta que se necesita una producción fiable a mayor escala. Asimismo, apunta a otros problemas como la reproducibilidad, la seguridad y consideraciones regulatorias y de sostenibilidad. A su criterio, algunos microorganismos dejan de producir el compuesto fuera de su entorno natural. También advierte de que el compuesto debe ser seguro para las células humanas y eficaz a dosis realistas y, en paralelo, señala que es necesario garantizar un acceso responsable a los recursos genéticos marinos y que, además, tenga en cuenta el impacto medioambiental. “Encontrar una molécula prometedora es el comienzo del maratón, no la línea de meta”, asevera Avalos García.
¿Potencial futuro?
“Realmente esa es la gran pregunta: hasta qué punto hemos agotado o no el espacio químico”, plantea Olga Genilloud, directora científica de la Fundación MEDINA en declaraciones a Salud35. “Partimos de la premisa, claro, de que realmente lo que se ha explorado del entorno marino es una parte minúscula de lo que llevamos explorando del entorno terrestre”. Y es que, a su juicio, hoy en día existe mucho más conocimiento para sacar mejor partido a todos esos recursos marinos. Por eso, insiste, es un área de creciente interés y se están revisitando estos productos naturales del gen marino como un punto de inspiración.
Sobre el rol de tecnologías como la secuenciación genética o la inteligencia artificial (IA), claves para el futuro, Avalos García lo resume en que ayudan a pasar de buscar a ciegas a buscar de manera inteligente. En su opinión, la secuenciación genética revela qué microorganismos están presentes y, lo que es más fundamental aún, cuáles contienen clústeres de genes biosintéticos. En líneas similares, argumenta que la química analítica avanzada permite caracterizar rápidamente mezclas complejas y ayuda a determinar si estamos ante algo realmente nuevo o simplemente redescubriendo compuestos ya conocidos. Mientras tanto, la IA y el aprendizaje automáticopueden ayudar a priorizar qué analizar a continuación mediante la identificación de patrones en enormes conjuntos de datos de cribado.
En conjunto, el proyecto plantea una nueva estrategia que conecte la conservación de la biodiversidad con la búsqueda de nuevas aplicaciones farmacológicas. “Ya no nos limitamos a recoger muestras y esperar encontrar algo interesante”, subraya Avalos García. “Al combinar la ecología microbiana, la genómica, la química analítica y la inteligencia artificial, podemos comprender mejor quién está allí, cómo sobreviven los microorganismos y cómo se comunican o compiten”.
De cara a los próximos años, el objetivo es ver un nuevo antibiótico con una estructura y un mecanismo de acción completamente novedoso, capaz de hacer frente a la resistencia a los antimicrobianos. De manera más amplia, los investigadores esperan que su investigación continúe revelando nuevas moléculas y conocimientos biológicos que beneficien tanto a la salud humana como a la producción sostenible de alimentos y medicamentos.
FUENTE: Salud35
