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AMPLIARLa encuesta estudia especies que no se pueden criar en el laboratorio.

Investigación sobre bacterias de la Amazonia podría desarrollar nuevos medicamentos

Parte de la investigación de vanguardia en productos farmacéuticos en Brasil se realiza llevando muestras de suelo de Belém (Porto Alegre) a un complejo de laboratorios más grande que un estadio de fútbol en Campinas, en el interior de São Paulo.

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Todo este viaje es para colocar seres microscópicos en lo que es, a grandes rasgos, el microscopio más grande de Sudamérica, el acelerador Sirius, parte del Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (CNPEM). Con esta herramienta es posible comprender cómo funcionan los genes de las bacterias y qué sustancias pueden crear. Los equipos implicados buscan sustancias con potencial antibiótico y antitumoral y los primeros resultados se publicaron en diciembre en una revista especializada internacional .

El motivo de este viaje desde suelo amazónico es la asociación entre el CNPEM y la Universidad Federal de Pará (UFPA). El trabajo de campo comenzó con la recolección de muestras de suelo del interior del Parque Estatal Utinga, una reserva de conservación establecida en 1993 que incluye áreas restauradas y áreas sin intervención humana reciente. El grupo investigó tres especies bacterianas de las clases Actinomycetes  y Bacilli  aisladas del suelo amazónico, que comprenden bacterias de los géneros Streptomyces, Rhodococcus y Brevibacillus .

El siguiente paso se dio cuando los investigadores del laboratorio EngBio de la UFPA, liderados por Diego Assis das Graças, utilizaron el secuenciador PromethION de Oxford Nanopore (Reino Unido), "que se destaca por generar lecturas de alta calidad, permitiendo la secuenciación de genomas complejos con alta producción de datos y bajo costo. La tecnología de secuenciación basada en Nanopore permite el análisis en tiempo real y la lectura directa del ADN. Además, su portabilidad y flexibilidad la hacen adecuada para aplicaciones de laboratorio y campo", explicó Diego, quien es uno de los autores del primer artículo escrito a partir de esta fase de la investigación.

Con esta secuenciación fue posible mirar los genes y entender cómo actúan en la construcción de enzimas, y las vías que las convierten en moléculas más complejas. La mitad de ellos eran desconocidos.

“Estas moléculas son el foco de nuestros estudios, ya que son de gran importancia para el desarrollo de fármacos y medicamentos. Por ejemplo, más de 2/3 (dos tercios) de todos los fármacos desarrollados en el mundo tienen su origen en pequeñas moléculas naturales, metabolitos secundarios o metabolitos especializados”, explicó la investigadora Daniela Trivella, coordinadora de Drug Discovery del LNBio (Laboratorio Nacional de Biociencias).

El análisis de datos también se realizó en LNBio y se utilizó Sirius. Esta secuenciación es mucho más accesible, en términos de costo y tiempo, de lo que era hace una década o dos. Con esto es posible analizar lo que Trivella explicó que son bacterias “salvajes”, es decir, aquellas que se encuentran en la naturaleza. Se estima que menos de 1 de cada 10 especies de bacterias silvestres se pueden cultivar en el laboratorio y, cuando lo son, menos del 10% de los genes que transportan se expresan en el laboratorio. Todo lo demás se “pierde” para la ciencia sin estos métodos de vanguardia. “Entonces, hay muchas bacterias que aún no conocemos y muchos productos naturales que no pudimos producir en el laboratorio o los producimos con rendimientos muy bajos”, agregó Daniela.

En resumen, el lugar importa, y mucho. "Los conglomerados de genes biosintéticos son responsables de la producción de sustancias con potencial biológico, como medicamentos. Incluso en organismos que ya han sido estudiados, como las bacterias del género Streptomyces , vimos que todavía hay muchas sustancias desconocidas en especímenes aislados del suelo amazónico. Esto muestra cómo el ecosistema es esencial para nuevos descubrimientos. La Amazonia, en ese sentido, sigue siendo un área rica y poco explorada para el desarrollo de nuevos productos", afirmó en una nota otro de los participantes, el investigador Rafael Baraúna (EngBio-UFPA), que coordinó el trabajo por la UFPA.

El paso final fue llevar la producción a escala de laboratorio. Al comprender qué genes producen cada sustancia, utilizando una técnica avanzada llamada metabologenómica, los investigadores "convencieron" a especies de bacterias comúnmente utilizadas en el laboratorio a aceptar estos genes y producir las sustancias, produciendo cantidades que pueden probarse y en las que se puede trabajar. “Con el ADN codificante del objetivo, la bacteria domesticada, que no producía el metabolito de interés, pasa a producirlo, pues recibió artificialmente la secuencia de ADN que vimos en el bosque. De esta manera, tenemos acceso a esa molécula para desarrollar nuevos fármacos a partir de ella. Es decir, acceso a nuevas moléculas por vía biotecnológica”, afirmó Trivella.

Este conjunto de pruebas no aísla una o dos moléculas. Con toda la estructura del CNPEN, un laboratorio dedicado, como LNBio, puede realizar hasta 10 mil pruebas en un solo día. Esta velocidad compite con otra, voraz, la de la devastación. El año 2024 tuvo el mayor número de incendios en la Amazonía en los últimos 17 años. Para intentar ayudar en la carrera, en el lado de la ciencia, las inversiones para investigaciones en el bioma, anunciadas en la última reunión de la Sociedad Brasileña para el Progreso de la Ciencia (SBPC), están en el nivel de R$ 500 millones en esta década, con potencial de ayudar a valorizar económicamente el territorio y su cobertura original. 

Como algunos de los objetivos son moléculas para tratar infecciones y tumores, el retorno tiene el potencial de ser mayor que la inversión. “Todos estos métodos están condensados ​​en la Plataforma de Descubrimiento de Medicamentos LNBio-CNPEM. Esta plataforma realiza investigaciones sobre nuevos medicamentos, desde la preparación de quimiotecas de la biodiversidad y la selección de blancos terapéuticos para el desarrollo del fármaco, hasta la obtención de la molécula prototipo (la invención), que luego pasa por etapas regulatorias para llegar a la producción industrial y a los pacientes en la clínica”, explica Trivella. Según ella, las próximas fases de la investigación llevarán a los equipos de campo lejos de Belém, hasta el este de la Amazonia. Allí esperan confirmar el inmenso potencial de las nuevas moléculas en el bioma y empezar a comprenderlo aún mejor.

Este trabajo es parte de un esfuerzo mayor para crear un centro de investigación multiusuario en la UFPA, apoyado por el CNPEM y proyectos nacionales como Iwasa'i, recientemente implementado en el contexto de la convocatoria CNPq/MCTI/FNDCT nº 19/2024 – Centros Avanzados en Áreas Estratégicas para el Desarrollo Sostenible de la Región Amazónica – Pró-Amazônia. 

Fuente: Agencia Brasil