Las bacterias resistentes a los antibióticos se han convertido en una amenaza cada vez mayor para la salud pública. Cada año, representan más de 2,8 millones de infecciones, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. Sin nuevos antibióticos, incluso las lesiones e infecciones comunes albergan el potencial de volverse letales.
Los científicos ahora están un paso más cerca de eliminar esa amenaza, gracias a una colaboración liderada por la Universidad Texas A&M que ha desarrollado una nueva familia de polímeros capaces de matar bacterias sin inducir resistencia a los antibióticos al alterar la membrana de estos microorganismos.
«Los nuevos polímeros que sintetizamos podrían ayudar a combatir la resistencia a los antibióticos en el futuro al proporcionar moléculas antibacterianas que operan a través de un mecanismo contra el cual las bacterias no parecen desarrollar resistencia», dijo el Dr. Quentin Michaudel, profesor asistente en el Departamento de Química y director investigador en la investigación, publicado el 11 de diciembre en la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS).
Trabajando en la interfaz de la química orgánica y la ciencia de los polímeros, el Laboratorio Michaudel pudo sintetizar el nuevo polímero diseñando cuidadosamente una molécula cargada positivamente que se puede unir muchas veces para formar una molécula grande hecha del mismo motivo cargado repetitivo utilizando un material cuidadosamente seleccionado. catalizador llamado AquaMet. Según Michaudel, ese catalizador resulta clave, dado que debe tolerar una alta concentración de cargas y además ser soluble en agua, característica que califica como poco común en este tipo de procesos.
Después de lograr el éxito, el Laboratorio Michaudel puso a prueba sus polímeros contra dos tipos principales de bacterias resistentes a los antibióticos: E. coli y Staphylococcus aureus (MRSA), en colaboración con el grupo de la Dra. Jessica Schiffman de la Universidad de Massachusetts Amherst. Mientras esperaban esos resultados, los investigadores también probaron la toxicidad de sus polímeros contra los glóbulos rojos humanos.
«Un problema común con los polímeros antibacterianos es la falta de selectividad entre las bacterias y las células humanas cuando se dirigen a la membrana celular», explicó Michaudel. «La clave es lograr un equilibrio adecuado entre inhibir eficazmente el crecimiento de bacterias y matar varios tipos de células de forma indiscriminada».
Michaudel atribuye la naturaleza multidisciplinaria de la innovación científica y la generosidad de los investigadores dedicados en todo el campus y el país de Texas A&M como factores en el éxito de su equipo a la hora de determinar el catalizador perfecto para el ensamblaje de sus moléculas.
«Este proyecto tardó varios años en realizarse y no habría sido posible sin la ayuda de varios grupos, además de nuestros colaboradores de UMass», dijo Michaudel. «Por ejemplo, tuvimos que enviar algunas muestras al Laboratorio Letteri de la Universidad de Virginia para determinar la longitud de nuestros polímeros, lo que requirió el uso de un instrumento que pocos laboratorios en el país tienen. También estamos tremendamente agradecidos a [biochemistry Ph.D. candidate] Nathan Williams y el Dr. Jean-Philippe Pellois aquí en Texas A&M, quienes brindaron su experiencia en nuestra evaluación de la toxicidad contra los glóbulos rojos».
Michaudel dice que el equipo ahora se centrará en mejorar la actividad de sus polímeros contra las bacterias (específicamente, su selectividad por las células bacterianas frente a las células humanas) antes de pasar a en vivo ensayos.
«Estamos en el proceso de sintetizar una variedad de análogos con ese apasionante objetivo en mente», dijo.
El artículo del equipo, que presenta al miembro del Laboratorio Michaudel y al Ph.D. en química de Texas A&M. La graduada Dra. Sarah Hancock '23 como primera autora, se puede ver en línea junto con figuras y leyendas relacionadas. Otros contribuyentes clave del Laboratorio Michaudel son el estudiante de posgrado en química An Tran '23, el académico postdoctoral Dr. Arunava Maity y el ex académico postdoctoral Dr. Nattawut Yuntawattana, quien ahora es profesor asistente de ciencia de materiales en la Universidad Kasetsart en Tailandia.
Esta investigación fue financiada principalmente por el Premio de Investigación para Investigadores Maximizadores (MIRA) de los Institutos Nacionales de Salud de Michaudel a través del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales.
Originario de La Rochelle, Francia, Michaudel se unió a la facultad de Química de Texas A&M en 2018 y ocupa un cargo conjunto en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales. Además de un NIH MIRA en 2020, sus honores profesionales hasta la fecha incluyen un Premio al Desarrollo Profesional Temprano (CAREER) de la Facultad de la Fundación Nacional de Ciencias de 2022, un Premio al Joven Investigador de Materiales Poliméricos: Ciencia e Ingeniería (PMSE) de la Sociedad Química Estadounidense de 2022 y un Premio Thieme de 2021. Premio Revistas de Química.
